Программирование и комп-ры

Сетевой уровень построения сетей. Адресация в IP сетях. Протокол IP




                                   РЕФЕРАТ


    «СЕТЕВОЙ УРОВЕНЬ ПОСТРОЕНИЯ СЕТЕЙ. АДРЕСАЦИЯ В IP-СЕТЯХ. ПРОТОКОЛ IP»



|Выполнил:           |
|                    |



Основы межсетевого обмена в сетях TCP/IP

Сеть Internet - это сеть сетей,  объединяющая  как  локальные  сети,  так  и
глобальные сети типа  NSFNET.  Поэтому  центральным  местом  при  обсуждении
принципов построения сети является семейство протоколов  межсетевого  обмена
TCP/IP.
Под термином "TCP/IP" обычно понимают все, что связано с протоколами  TCP  и
IP. Это не только  собственно  сами  проколы  с  указанными  именами,  но  и
протоколы построенные на использовании TCP и IP, и прикладные программы.
Главной задачей стека TCP/IP является объединение в сеть  пакетных  подсетей
через шлюзы. Каждая сеть  работает  по  своим  собственным  законам,  однако
предполагается, что шлюз может принять пакет из другой сети и доставить  его
по указанному адресу. Реально, пакет  из  одной  сети  передается  в  другую
подсеть через  последовательность  шлюзов  (gateway),  которые  обеспечивают
сквозную маршрутизацию пакетов по всей сети. В  данном  случае,  под  шлюзом
понимается точка соединения сетей, или компьютер,  соединяющие  две  сети  и
передающий пакеты  из  одной  в  другую.  При  этом  соединяться  могут  как
локальные, так и глобальные сети.  В  качестве  шлюза  могут  выступать  как
специальные устройства, маршрутизаторы (router), так и  компьютеры,  которые
имеют программное обеспечение, выполняющее  функции  маршрутизации  пакетов.
Маршрутизация - это процедура определения пути следования  пакета  из  одной
сети в другую.
Такой механизм доставки становится возможным благодаря  реализации  во  всех
узлах сети протокола  межсетевого  обмена  IP.  Если  обратиться  к  истории
создания сети  Internet,  то  с  самого  начала  предполагалось  разработать
спецификации сети коммутации  пакетов.  Это  значит,  что  любое  сообщение,
которое отправляется по сети, должно  быть  при  отправке  "нашинковано"  на
фрагменты. Каждый из фрагментов должен быть снабжен адресами  отправителя  и
получателя, а также  номером  этого  пакета  в  последовательности  пакетов,
составляющих все сообщение в целом. Такая система позволяет на каждом  шлюзе
выбирать маршрут, основываясь на текущей информации о  состоянии  сети,  что
повышает надежность системы в целом. При этом каждый пакет может  пройти  от
отправителя к получателю по своему собственному маршруту. Порядок  получения
пакетов получателем не имеет большого значения, т.к. каждый  пакет  несет  в
себе информацию о  своем  месте  в  сообщении.  При  создании  этой  системы
принципиальным было обеспечение ее живучести и надежной доставки  сообщений,
т.к.  предполагалось,  что  система  должна  была  обеспечивать   управление
Вооруженными Силами США в случае  нанесения  ядерного  удара  по  территории
страны.

Структура стека протоколов TCP/IP

При рассмотрении процедур межсетевого  взаимодействия  всегда  опираются  на
стандарты, разработанные  International  Standard  Organization  (ISO).  Эти
стандарты получили название "Семиуровневой модели  сетевого  обмена"  или  в
английском варианте  "Open  System  Interconnection  Reference  Model"  (OSI
Ref.Model). В данной модели обмен информацией может быть представлен в  виде
стека:
|7   |Уровень приложений (программы пользователя, которые использует сеть,|
|    |Application Layer)                                                  |
|6   |Уровень обмена данными с прикладными программами (Presentation      |
|    |Layer)                                                              |
|5   |Уровень сессии (управляет взаимодействием между приложениями,       |
|    |Session Layer)                                                      |
|4   |Транспортный уровень (отвечает за контроль приёма и передачи        |
|    |сообщения, Transport Layer)                                         |
|3   |Сетевой уровень (отвечает за соединение между отправителем и        |
|    |получателем, Network Layer)                                         |
|2   |Канальный уровень (отвечает за надёжную передачу данных через       |
|    |физические линии связи, Data Link Layer)                            |
|1   |Физический уровень (определяет физические параметры линии связи,    |
|    |Physical Layer)                                                     |


Как видно из  таблицы,  в  этой  модели  определяется  все  –  от  стандарта
физического соединения сетей до протоколов обмена  прикладного  программного
обеспечения. Дадим некоторые комментарии к этой модели.
Физический уровень данной модели определяет характеристики  физической  сети
передачи данных, которая используется  для  межсетевого  обмена.  Это  такие
параметры, как: напряжение в сети, сила тока, число контактов на разъемах  и
т.п. Типичными стандартами этого  уровня  являются,  например  RS232C,  V35,
IEEE 802.3 и т.п.
К канальному уровню отнесены протоколы, определяющие  соединение,  например,
SLIP (Strial Line Internet Protocol), PPP (Point to Point  Protocol),  NDIS,
пакетный протокол, ODI  и  т.п.  В  данном  случае  речь  идет  о  протоколе
взаимодействия между драйверами устройств и устройствами, с  одной  стороны,
а с другой стороны, между операционной  системой  и  драйверами  устройства.
Такое определение основывается  на  том,  что  драйвер  -  это,  фактически,
конвертор данных из оного формата в другой, но при этом  он  может  иметь  и
свой внутренний формат данных.
К сетевому (межсетевому) уровню относятся  протоколы,  которые  отвечают  за
отправку  и  получение  данных,  или,   другими   словами,   за   соединение
отправителя и получателя. Вообще говоря, эта  терминология  пошла  от  сетей
коммутации   каналов,   когда   отправитель   и   получатель   действительно
соединяются на время работы каналом связи.  Применительно  к  сетям  TCP/IP,
такая терминология не очень приемлема.  К  этому  уровню  в  TCP/IP  относят
протокол IP (Internet Protocol). Именно  здесь  определяется  отправитель  и
получатель, именно  здесь  находится  необходимая  информация  для  доставки
пакета по сети.
Транспортный уровень  отвечает  за  надежность  доставки  данных,  и  здесь,
проверяя контрольные суммы, принимается решение о сборке  сообщения  в  одно
целое. В Internet транспортный уровень  представлен  двумя  протоколами  TCP
(Transport  Control  Protocol)  и  UDP  (User  Datagramm   Protocol).   Если
предыдущий уровень (сетевой) определяет только правила доставки  информации,
то транспортный уровень отвечает за целостность доставляемых данных.
Уровень сессии определяет стандарты взаимодействия между  собой  прикладного
программного обеспечения. Это может быть  некоторый  промежуточный  стандарт
данных или правила  обработки  информации.  Условно  к  этому  уровню  можно
отнеси механизм портов протоколов TCP  и  UDP  и  Berkeley  Sockets.  Однако
обычно, рамках архитектуры TCP/IP такого подразделения не делают.
Уровень  обмена  данными  с  прикладными  программами  (Presentation  Layer)
необходим для преобразования  данных  из  промежуточного  формата  сессии  в
формат  данных  приложения.  В  Internet  это  преобразование  возложено  на
прикладные программы.
Уровень прикладных  программ  или  приложений  определяет  протоколы  обмена
данными этих прикладных программ. В  Internet  к  этому  уровню  могут  быть
отнесены такие протоколы, как: FTP, TELNET, HTTP, GOPHER и т.п.

Адресация в IP-сетях

Каждый компьютер в сети TCP/IP имеет адреса трех уровней:
    . Локальный адрес узла,  определяемый  технологией,  с  помощью  которой
      построена отдельная сеть, в которую входит  данный  узел.  Для  узлов,
      входящих в локальные сети - это МАС-адрес сетевого адаптера или  порта
      маршрутизатора, например, 11-А0-17-3D-BC-01.  Эти  адреса  назначаются
      производителями оборудования и являются уникальными адресами, так  как
      управляются централизовано. Для всех существующих технологий локальных
      сетей МАС-адрес имеет формат 6 байтов: старшие 3 байта - идентификатор
      фирмы производителя, а младшие 3 байта назначаются уникальным  образом
      самим производителем. Для узлов, входящих в глобальные сети, такие как
      Х.25 или frame  relay,  локальный  адрес  назначается  администратором
      глобальной сети.
    . IP-адрес, состоящий из 4 байт,  например,  109.26.17.100.  Этот  адрес
      используется на сетевом  уровне.  Он  назначается  администратором  во
      время конфигурирования компьютеров и маршрутизаторов. IP-адрес состоит
      из двух частей: номера сети и  номера  узла.  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.  Обычно
      провайдеры услуг Internet получают диапазоны адресов  у  подразделений
      NIC, а затем распределяют их между своими абонентами.
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.
    . Символьный  идентификатор-имя,  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.

Три основных класса IP-адресов

IP-адрес имеет длину 4 байта и обычно записывается  в  виде  четырех  чисел,
представляющих значения каждого байта  в  десятичной  форме,  и  разделенных
точками, например:
128.10.2.30 - традиционная десятичная форма представления адреса,
10000000 00001010 00000010 00011110 - двоичная форма представления этого  же
адреса.
На рисунке 1 показана структура IP-адреса.
Класс А
|0      |N сети                         |N узла                         |


Класс В
|1     |0     |N сети                      |N узла                      |


Класс С
|1    |1    |0    |N сети                   |N узла                   |


Класс D
|1  |1  |1  |0  |адрес группы multicast                                 |


Класс Е
|1   |1   |1   |1   |0   |зарезервирован                                |


                         Рис. 1. Структура IР-адреса
Адрес состоит из двух логических частей - номера сети и номера узла в  сети.
Какая часть  адреса  относится  к  номеру  сети,  а  какая  к  номеру  узла,
определяется значениями первых битов адреса:
    . Если адрес начинается с 0, то сеть относят к классу А,  и  номер  сети
      занимает один байт, остальные 3 байта интерпретируются как номер  узла
      в сети. Сети класса А имеют номера в диапазоне от 1 до 126.  (Номер  0
      не используется, а номер 127 зарезервирован для специальных  целей,  о
      чем будет сказано ниже.) В сетях класса А количество узлов должно быть
      больше 216 , но не превышать 224.
    . Если первые два бита адреса равны 10, то сеть относится к классу  В  и
      является сетью средних размеров с числом  узлов  28  -  216.  В  сетях
      класса В под адрес сети и под адрес узла отводится  по  16  битов,  то
      есть по 2 байта.
    . Если адрес начинается с последовательности 110, то это сеть класса С с
      числом узлов не больше 28. Под адрес сети отводится  24  бита,  а  под
      адрес узла - 8 битов.
    . Если адрес  начинается  с  последовательности  1110,  то  он  является
      адресом класса D и обозначает особый,  групповой  адрес  -  multicast.
      Если в пакете в качестве адреса назначения указан адрес класса  D,  то
      такой пакет должны получить все узлы, которым присвоен данный адрес.
    . Если адрес начинается с последовательности 11110, то это адрес  класса
      Е, он зарезервирован для будущих применений.
В таблице приведены диапазоны номеров сетей, соответствующих каждому  классу
сетей.
|Класс    |Наименьший адрес              |Наибольший адрес              |
|A        |01.0.0                        |126.0.0.0                     |
|B        |128.0.0.0                     |191.255.0.0                   |
|C        |192.0.1.0.                    |223.255.255.0                 |
|D        |224.0.0.0                     |239.255.255.255               |
|E        |240.0.0.0                     |247.255.255.255               |


Соглашения о специальных адресах: broadcast, multicast, loopback

В протоколе IP существует несколько соглашений об особой интерпретации IP-
адресов:
    . если IР-адрес состоит только из двоичных нулей,
|0 0 0 0 ................................... 0 0 0 0                      |


то по умолчанию считается, что этот узел принадлежит той же самой сети,  что
и узел, который отправил пакет;
    . если все двоичные разряды IP-адреса равны 1,
|1 1 1 1 .........................................1 1                     |


то пакет, имеющий  такой  адрес  рассылается  всем  узлам  сети  с  заданным
номером.   Такая   рассылка    называется    широковещательным    сообщением
(broadcast);
    . адрес 127.0.0.1 зарезервирован  для  организации  обратной  связи  при
      тестировании  работы  программного  обеспечения  узла   без   реальной
      отправки пакета по сети. Этот адрес имеет название loopback.
Уже упоминавшаяся форма группового IP-адреса -  multicast  -  означает,  что
данный пакет должен быть доставлен сразу нескольким узлам, которые  образуют
группу с номером, указанным в поле адреса. Узлы  сами  идентифицируют  себя,
то есть определяют, к какой из групп они  относятся.  Один  и  тот  же  узел
может  входить  в  несколько   групп.   Такие   сообщения   в   отличие   от
широковещательных называются мультивещательными. Групповой адрес не  делится
на поля номера сети и узла и обрабатывается маршрутизатором особым  образом.

В протоколе IP нет понятия широковещательности в том смысле, в  котором  оно
используется в протоколах канального уровня локальных  сетей,  когда  данные
должны   быть   доставлены   абсолютно   всем   узлам.   Как    ограниченный
широковещательный IP-адрес, так и широковещательный IP-адрес  имеют  пределы
распространения  в  интерсети  -  они  ограничены  либо  сетью,  к   которой
принадлежит узел - источник пакета,  либо  сетью,  номер  которой  указан  в
адресе назначения. Поэтому деление сети с помощью маршрутизаторов  на  части
локализует широковещательный шторм пределами  одной  из  составляющих  общую
сеть частей просто потому, что нет  способа  адресовать  пакет  одновременно
всем узлам всех сетей составной сети.

Отображение физических адресов на IP-адреса: протоколы ARP и RARP

В  протоколе  IP-адрес  узла,   то   есть   адрес   компьютера   или   порта
маршрутизатора, назначается произвольно  администратором  сети  и  прямо  не
связан с его локальным адресом, как это сделано, например, в протоколе  IPX.
Подход, используемый в IP, удобно использовать в крупных сетях и по  причине
его независимости от формата локального адреса, и по  причине  стабильности,
так как в противном случае, при смене на компьютере  сетевого  адаптера  это
изменение должны бы были учитывать все адресаты всемирной сети  Internet  (в
том случае, конечно, если сеть подключена к Internet'у).
Локальный адрес используется в протоколе  IP  только  в  пределах  локальной
сети  при  обмене  данными  между  маршрутизатором  и   узлом   этой   сети.
Маршрутизатор, получив  пакет  для  узла  одной  из  сетей,  непосредственно
подключенных к его портам, должен для передачи пакета  сформировать  кадр  в
соответствии с требованиями принятой в этой сети технологии и указать в  нем
локальный адрес узла, например его МАС-адрес. В пришедшем пакете этот  адрес
не указан,  поэтому  перед  маршрутизатором  встает  задача  поиска  его  по
известному IP-адресу, который указан в пакете в качестве адреса  назначения.
С  аналогичной  задачей  сталкивается  и  конечный  узел,  когда  он   хочет
отправить пакет в удаленную сеть через маршрутизатор, подключенный к той  же
локальной сети, что и данный узел.
Для  определения  локального  адреса  по  IP-адресу  используется   протокол
разрешения адреса Address Resolution Protocol, ARP.  Протокол  ARP  работает
различным образом в зависимости от того, какой  протокол  канального  уровня
работает в данной сети - протокол  локальной  сети  (Ethernet,  Token  Ring,
FDDI) с возможностью широковещательного доступа одновременно ко  всем  узлам
сети, или же протокол глобальной сети (X.25, frame relay),  как  правило  не
поддерживающий  широковещательный   доступ.   Существует   также   протокол,
решающий обратную задачу - нахождение  IP-адреса  по  известному  локальному
адресу. Он называется реверсивный ARP -  RARP  (Reverse  Address  Resolution
Protocol) и используется  при  старте  бездисковых  станций,  не  знающих  в
начальный  момент  своего  IP-адреса,  но  знающих  адрес  своего   сетевого
адаптера.
В локальных сетях протокол ARP использует широковещательные кадры  протокола
канального уровня для поиска в сети узла с заданным IP-адресом.
Узел, которому нужно выполнить отображение  IP-адреса  на  локальный  адрес,
формирует ARP запрос, вкладывает его в  кадр  протокола  канального  уровня,
указывая в нем известный IP-адрес, и рассылает запрос широковещательно.  Все
узлы локальной сети получают ARP запрос и сравнивают указанный там  IP-адрес
с собственным. В случае их совпадения узел формирует  ARP-ответ,  в  котором
указывает свой  IP-адрес  и  свой  локальный  адрес  и  отправляет  его  уже
направленно, так как в ARP  запросе  отправитель  указывает  свой  локальный
адрес. ARP-запросы и ответы используют один и тот же формат пакета. Так  как
локальные адреса могут в различных типах сетей  иметь  различную  длину,  то
формат пакета протокола ARP зависит от  типа  сети.  На  рисунке  2  показан
формат пакета протокола ARP для передачи по сети Ethernet.
0 8 16 31
|Тип сети                               |Тип протокола                   |
|Длина локального    |Длина сетевого    |Операция                        |
|адреса              |адреса            |                                |
|Локальный адрес отправителя (байты 0 - |                                |
|3)                                     |                                |
|Локальный адрес отправителя (байты 4 - |IP-адрес отправителя (байты 0-1)|
|5)                                     |                                |
|IP-адрес отправителя (байты 2-3)       |Искомый локальный адрес (байты 0|
|                                       |- 1)                            |
|Искомый локальный адрес (байты 2-5)    |                                |
|Искомый IP-адрес (байты 0 - 3)         |                                |


                     Рис. 2. Формат пакета протокола ARP
В поле типа сети для  сетей  Ethernet  указывается  значение  1.  Поле  типа
протокола позволяет использовать пакеты ARP не только для протокола  IP,  но
и для других сетевых протоколов. Для IP значение этого поля равно 080016.
Длина локального адреса для протокола Ethernet равна 6 байтам, а  длина  IP-
адреса - 4 байтам. В поле операции для ARP запросов указывается  значение  1
для протокола ARP и 2 для протокола RARP.
Узел, отправляющий ARP-запрос, заполняет  в  пакете  все  поля,  кроме  поля
искомого локального адреса (для  RARP-запроса  не  указывается  искомый  IP-
адрес). Значение этого поля заполняется узлом, опознавшим свой IP-адрес.
В  глобальных  сетях  администратору  сети  чаще  всего  приходится  вручную
формировать ARP-таблицы, в которых он  задает,  например,  соответствие  IP-
адреса адресу узла сети X.25,  который  имеет  смысл  локального  адреса.  В
последнее время наметилась тенденция автоматизации работы протокола ARP и  в
глобальных сетях. Для этой цели среди всех маршрутизаторов,  подключенных  к
какой-либо глобальной сети, выделяется  специальный  маршрутизатор,  который
ведет ARP-таблицу для всех остальных узлов и маршрутизаторов этой сети.  При
таком централизованном подходе для  всех  узлов  и  маршрутизаторов  вручную
нужно задать только IP-адрес и локальный адрес  выделенного  маршрутизатора.
Затем каждый узел и маршрутизатор  регистрирует  свои  адреса  в  выделенном
маршрутизаторе, а при  необходимости  установления  соответствия  между  IP-
адресом и локальным адресом узел обращается к выделенному  маршрутизатору  с
запросом и автоматически получает ответ без участия администратора.

Отображение символьных адресов на IP-адреса: служба DNS

DNS (Domain Name System) - это распределенная  база  данных,  поддерживающая
иерархическую систему имен для идентификации узлов в сети  Internet.  Служба
DNS  предназначена  для  автоматического  поиска  IP-адреса  по   известному
символьному имени узла. Спецификация DNS определяется стандартами  RFC  1034
и 1035. DNS требует  статической  конфигурации  своих  таблиц,  отображающих
имена компьютеров в IP-адрес.
Протокол  DNS  является  служебным  протоколом  прикладного   уровня.   Этот
протокол несимметричен - в нем определены DNS-серверы  и  DNS-клиенты.  DNS-
серверы хранят часть распределенной базы данных  о  соответствии  символьных
имен и IP-адресов. Эта база данных распределена по административным  доменам
сети Internet.  Клиенты  сервера  DNS  знают  IP-адрес  сервера  DNS  своего
административного домена и  по  протоколу  IP  передают  запрос,  в  котором
сообщают известное символьное имя и просят вернуть соответствующий  ему  IP-
адрес.
Если данные о запрошенном соответствии хранятся в базе данного  DNS-сервера,
то он сразу посылает ответ клиенту, если же нет - то он посылает запрос DNS-
серверу другого домена, который может сам обработать запрос,  либо  передать
его  другому  DNS-серверу.  Все  DNS-серверы   соединены   иерархически,   в
соответствии с  иерархией  доменов  сети  Internet.  Клиент  опрашивает  эти
серверы имен, пока не найдет нужные отображения. Этот процесс ускоряется из-
за того, что серверы имен постоянно кэшируют информацию, предоставляемую  по
запросам. Клиентские компьютеры могут использовать в своей работе  IP-адреса
нескольких DNS-серверов, для повышения надежности своей работы.
База данных DNS имеет структуру дерева, называемого  доменным  пространством
имен, в котором каждый домен (узел  дерева)  имеет  имя  и  может  содержать
поддомены. Имя домена идентифицирует его положение в  этой  базе  данных  по
отношению к родительскому домену,  причем  точки  в  имени  отделяют  части,
соответствующие узлам домена.
Корень базы данных DNS  управляется  центром  Internet  Network  Information
Center. Домены верхнего уровня назначаются для каждой  страны,  а  также  на
организационной основе. Имена этих доменов должны  следовать  международному
стандарту ISO 3166.  Для  обозначения  стран  используются  трехбуквенные  и
двухбуквенные аббревиатуры, а для различных типов  организаций  используются
следующие аббревиатуры:
    . com - коммерческие организации (например, microsoft.com);
    . edu - образовательные (например, mit.edu);
    . gov - правительственные организации (например, nsf.gov);
    . org - некоммерческие организации (например, fidonet.org);
    . net - организации, поддерживающие сети (например, nsf.net).
Каждый домен DNS администрируется  отдельной  организацией,  которая  обычно
разбивает свой домен на поддомены и передает функции администрирования  этих
поддоменов другим организациям. Каждый домен имеет уникальное имя, а  каждый
из поддоменов имеет уникальное имя внутри своего домена.  Имя  домена  может
содержать  до  63  символов.  Каждый  хост  в   сети   Internet   однозначно
определяется своим полным доменным  именем  (fully  qualified  domain  name,
FQDN), которое включает имена всех доменов по направлению от хоста к  корню.
Пример полного DNS-имени :
citint.dol.ru.

Автоматизация процесса назначения IP-адресов узлам сети - протокол DHCP

Как уже было  сказано,  IP-адреса  могут  назначаться  администратором  сети
вручную.  Это  представляет  для  администратора   утомительную   процедуру.
Ситуация  усложняется  еще  тем,  что  многие   пользователи   не   обладают
достаточными знаниями для того, чтобы конфигурировать  свои  компьютеры  для
работы в интерсети и должны поэтому полагаться на администраторов.
Протокол Dynamic Host  Configuration  Protocol  (DHCP)  был  разработан  для
того, чтобы освободить администратора от этих проблем. Основным  назначением
DHCP   является   динамическое   назначение   IP-адресов.   Однако,    кроме
динамического, DHCP может поддерживать и более  простые  способы  ручного  и
автоматического статического назначения адресов.
В  ручной  процедуре   назначения   адресов   активное   участие   принимает
администратор, который предоставляет DHCP-серверу информацию о  соответствии
IP-адресов физическим  адресам  или  другим  идентификаторам  клиентов.  Эти
адреса сообщаются клиентам в ответ на их запросы к DHCP-серверу.
При автоматическом статическом способе DHCP-сервер присваивает IP-адрес  (и,
возможно, другие  параметры  конфигурации  клиента)  из  пула  наличных  IP-
адресов  без  вмешательства  оператора.  Границы  пула  назначаемых  адресов
задает    администратор    при    конфигурировании    DHCP-сервера.    Между
идентификатором клиента и его  IP-адресом  по-прежнему,  как  и  при  ручном
назначении,  существует  постоянное  соответствие.  Оно  устанавливается   в
момент первичного назначения  сервером  DHCP  IP-адреса  клиенту.  При  всех
последующих запросах сервер возвращает тот же самый IP-адрес.
При динамическом распределении адресов DHCP-сервер выдает адрес  клиенту  на
ограниченное время, что дает возможность впоследствии повторно  использовать
IP-адреса другими компьютерами. Динамическое  разделение  адресов  позволяет
строить IP-сеть, количество узлов в  которой  намного  превышает  количество
имеющихся в распоряжении администратора IP-адресов.
DHCP обеспечивает  надежный  и  простой  способ  конфигурации  сети  TCP/IP,
гарантируя  отсутствие  конфликтов   адресов   за   счет   централизованного
управления их распределением. Администратор управляет  процессом  назначения
адресов с помощью параметра  "продолжительности  аренды"  (lease  duration),
которая определяет, как долго компьютер может использовать  назначенный  IP-
адрес, перед тем как снова запросить его от сервера DHCP в аренду.
Примером работы протокола DHCP  может  служить  ситуация,  когда  компьютер,
являющийся клиентом DHCP, удаляется из подсети. При этом назначенный ему IP-
адрес автоматически освобождается. Когда  компьютер  подключается  к  другой
подсети, то ему автоматически назначается новый адрес. Ни  пользователь,  ни
сетевой администратор не вмешиваются в  этот  процесс.  Это  свойство  очень
важно для мобильных пользователей.
Протокол DHCP использует  модель  клиент-сервер.  Во  время  старта  системы
компьютер-клиент DHCP, находящийся  в  состоянии  "инициализация",  посылает
сообщение discover (исследовать), которое широковещательно  распространяется
по локальной сети и передается всем DHCP-серверам частной интерсети.  Каждый
DHCP-сервер, получивший это сообщение, отвечает  на  него  сообщением  offer
(предложение), которое содержит IP-адрес и конфигурационную информацию.
Компьютер-клиент   DHCP   переходит   в   состояние   "выбор"   и   собирает
конфигурационные предложения от DHCP-серверов. Затем  он  выбирает  одно  из
этих предложений, переходит в  состояние  "запрос"  и  отправляет  сообщение
request (запрос) тому DHCP-серверу, чье предложение было выбрано.
Выбранный     DHCP-сервер     посылает     сообщение     DHCP-acknowledgment
(подтверждение), содержащее тот же IP-адрес, который уже  был  послан  ранее
на стадии исследования, а также параметр  аренды  для  этого  адреса.  Кроме
того, DHCP-сервер посылает параметры сетевой конфигурации. После  того,  как
клиент  получит  это  подтверждение,  он  переходит  в  состояние   "связь",
находясь в  котором  он  может  принимать  участие  в  работе  сети  TCP/IP.
Компьютеры-клиенты, которые  имеют  локальные  диски,  сохраняют  полученный
адрес для использования при последующих  стартах  системы.  При  приближении
момента истечения срока аренды адреса компьютер пытается обновить  параметры
аренды у DHCP-сервера, а если этот IP-адрес не может быть выделен снова,  то
ему возвращается другой IP-адрес.
В  протоколе   DHCP   описывается   несколько   типов   сообщений,   которые
используются  для  обнаружения  и   выбора   DHCP-серверов,   для   запросов
информации о конфигурации, для продления и досрочного  прекращения  лицензии
на  IP-адрес.  Все  эти  операции  направлены  на   то,   чтобы   освободить
администратора сети от утомительных рутинных  операций  по  конфигурированию
сети.
Однако использование DHCP несет в себе и некоторые проблемы. Во-первых,  это
проблема согласования информационной адресной базы в  службах  DHCP  и  DNS.
Как известно, DNS служит для преобразования  символьных  имен  в  IP-адреса.
Если IP-адреса будут динамически изменятся сервером DHCP, то  эти  изменения
необходимо также  динамически  вносить  в  базу  данных  сервера  DNS.  Хотя
протокол  динамического  взаимодействия  между  службами  DNS  и  DHCP   уже
реализован некоторыми фирмами (так называемая служба Dynamic DNS),  стандарт
на него пока не принят.
Во-вторых, нестабильность IP-адресов  усложняет  процесс  управления  сетью.
Системы управления, основанные на протоколе SNMP, разработаны с расчетом  на
статичность   IP-адресов.   Аналогичные    проблемы    возникают    и    при
конфигурировании фильтров маршрутизаторов, которые оперируют с  IP-адресами.

Наконец,  централизация  процедуры  назначения  адресов  снижает  надежность
системы: при отказе DHCP-сервера все его клиенты оказываются не в  состоянии
получить IP-адрес и другую информацию  о  конфигурации.  Последствия  такого
отказа могут быть уменьшены путем использовании в сети  нескольких  серверов
DHCP, каждый из которых имеет свой пул IP-адресов.



Содержание.



   1. Основы межсетевого обмена в сетях TCP/IP
         . Структура стеков протоколов TCP/IP

   2. Адресация в IP–сетях
         . Три основных класса IP-адресов
         . Соглашения о специальных адресах: broadcast, multicast, loopback
         . Отображение физических адресов на IP-адреса: протоколы ARP и
           RARP
         . Отображение символьных адресов на IP-адреса: служба DNS
         . Автоматизация процесса назначения IP-адресов узлам сети -
           протокол DHCP

   3. Список литературы



Список литературы
   1. С. В. Глушаков, Д. В.  Ломотько  «Работа  в  сети  Internet»,  Харьков
      «Фолио», 2001.
   2. http://www.citforum.ru/
   3. http://www.library.vstu.edu.ru/Biblio/shemauch/Content.htm
   4. http://lsi.bas-net.by/bsuir/base/node260.html



смотреть на рефераты похожие на "Сетевой уровень построения сетей. Адресация в IP сетях. Протокол IP "