Читайте также:
|
Чаще всего при передачи сообщений от одной программы другой происходит следующая вещь: когда сообщение передается, она передает сообщение сначала одной программе, потом программе более высокого уровня и так далее. То есть какая-то библиотечная функция может вызывать другую функцию, для которой секция данных будет уже содержать структурированную информацию. Секцию данных тоже можно рассматривать как заголовок и данные, то есть сначала будет протокол первого уровня, а потом второго и далее. Получается некая вложенная структура. На заре развития ethernet'а уровни протоколов формировались как карта ляжет. Было решено принять некоторые стандарты для описания. Была создана организация OSI. Они придумали семиуровневую модель OSI и установили,что все протоколы должны распадаться на семь уровней.
Первый уровень — физический. Физический уровень описывает среду передачи данных, самый распространённая из них - витая пара. Он описывает, к примеру, сколько проводов должно в ней быть, какой уровень сигнала отвечает единице,а какой нулю, как кодировать последовательности байт и бит. Другой пример физического уровня - оптоволокно, уровень описывает на каких частотах передавать сигнал. Ещё пример: телефонные провода.
Второй уровень — канальный. Он имеет дело с последовательностью битов. Канальный уровень предназначен для обработки железом, ПО не используется, примеры: ethernet, token ring, PPP и т. д. Протокол Ethernet используется для обмена данными между сетевыми картами и коммутаторами. Каждой сетевой карте и коммутаторы присваивается 6-ти байтовый MAC-адрес. Он записывается обычно как последовательность шестнадцатиричных цифр, разделенных двоеточиями. Сообщения называются кадрами. Кадр состоит из заголовка и данных, в заголовке указывается адрес получателя (MAC-адрес), длина сообщения и служебная информация. Когда сообщение приходит на карту, карта захватывает сообщение только тогда, когда MAC-адрес в заголовке совпадает с MAC-адресом самой карты. Если сообщение адресовано другому устройству, оно отбрасывается. Есть исключения из правила:
1) адрес получателя указан в виде всех единичек, это широковещательное сообщение, принимаемое любой сетевой картой,
2) Если сетевая карту перевели в режим promiscuous mode, в этот режим карту может перевести только суперпользователь, и мы узнаем какой трафик проходит мимо сетевой карты. Этот режим используется в различных анализаторах трафика.
Две сетевые карты могут быть соединены напрямую витой парой или быть соединены через хабы, либо свитчи. Хаб имеет много входов, соединенных с каждым выходом, таким образом, когда сообщение попадает в какой-то вход, оно автоматически появляется на всех выходах хаба. Свитч (коммутатор второго уровня) устроен сложнее: свитч помнит для каждого входа какие MAC-адреса есть на входе, каждый раз когда проходит какой-то пакет, он запоминает, с какого входа он пришел и соответственно запоминает MAC-адрес, потом составляется табличка: какой где вход и какой MAC-адрес ему соответствует. Когда приходит сообщение, оно передается ровно туда, куда нужно, сразу. Хаб может на одном входе либо принимать,либо передавать данные,однако когда мы говорим о свитче, он может работать в дуплексном режиме. С другой стороны, у хаба, когда данные появляются на входе, они тут же появляются на всех выходах, а на свитче происходит некоторая задержка при передачи данных, вызванная обработкой заголовка. Все компьютеры, соединенные хабами и свитчами, находятся в одном физическом сегмента. Если компьютеры находятся в одном физическом сегменте, это значит,что широковещательный пакет (адрес назначения у которого FF:FF:FF:FF:FF:FF), посланный с одного компьютера, обязательно достигнет всех компьютеров в этом физическом сегменте.
Третий уровень протокола обрабатывается не аппаратно,а программно - это сетевой уровень. Сетевой уровень обычно обрабатывается ядром операционной системы, пример: IP-протокол. В течений многих десятилетий в интернете используется IP протокол версии 4, хотя скорее всего 4-я версия будет вытеснена IPv6 версией в скором времени. Третий пример, помимо IPv4 и Ipv6, это IPx, разработанный Novell. Сетевой уровень устроен так: каждому компьютеру, используемому в IP сети, присваивается свой IP-адрес, он присваивается программно администратором, это 4-х байтовое(в IPv4, т. к. в IPv6 это число 16 байтовое. Здесь и далее речь идёт именно о IPv4) целое число в основании 256. Например, 1.2.3.4. Означает 1*256^3 + 2*256^2+3*256+4. Другой пример IP-адреса: 123.456.789.012 не может им быть, потому что число в 256 основании должно быть меньше 256. На самом деле IP-адрес присваивается сетевым интерфейсом, а не компьютером. Обычно каждой карте соответствует 1 или больше сетевых интерфейсов. Кроме IP-адреса на каждый интерфейс должна быть наложена маска, это четырехбайтовое целое число, устроенное примерно следующим образом:много единиц, потом все нули. Пример: 11111111 11111111 11111111 00000000 (что эквивалентно 255.255.255.0). Пример: 255.255.255.0 устроен так: 24 единицы, а затем нули. Другой пример: 256.255.255.25 представляет из себя много единиц, потом 00001101, что лажа, потому что после единиц должны быть нули. Ещё пример: 255.255.255.224. Также компьютеру назначается default gateway. Когда мы передаем сообщение, мы указываем IP получателя и отправителя. Чтобы передать сообщение надо понять, находятся ли они в одном физическом сегменте. Для этого нужно проверить совпадают ли адреса по маске, то есть надо наложить на отправителя маску,и на получателя, сделав логическое "и". Если они в одной подсети, то это значит, что сообщение можно передать непосредственно. Однако IP протокол позволяет передавать сообщения между компьютерами в разных физических сегментов. Для этого используются роутеры или маршрутизаторы (коммутаторы третьего уровня. Эти устройства обладают несколькими сетевыми интерфейсами, причем хотя бы два из них смотрят в разные физические сегменты, также устройство должно уметь перебрасывать пакеты с одного интерфейса на другой. Пакет устроен следующим образом: заголовок+ данные. В заголовке IP-адрес отправителя, получателя и служебная информация,описывающая длину данных, какой протокол более высокого уровня используется и контрольная сумма. Используется таблица маршрутизации, которая позволяет найти для каждой подсети то, через какой маршрутизатор должно пройти сообщение, если подсеть не находится, используется маршрутизатор по умолчанию и пакет отправляется на него. Он делает точно так же и так продолжается до тех пор, пока пакет не достигнет получателя.
Четвертый уровень - транспортный, самый распространенный - TCP (Transport Control Protocol). Довольно часто также используется протокол UDP. Они отличаются тем,что первый используется для организации соединений, то есть процесс работы очень похож на телефонную связь, устанавливается соединение и т д. Когда передаются данные, он следит за тем,чтобы если какой-то пакет потерялся, он будет послан заново и это будет продолжаться до тех пор, пока пакет не дойдет до получателя. Если произошло дублирование, то TCP отбрасывает дублированный пакет. Пакеты приходят в том же порядке,в котором они были посланы. TCP обеспечивает надежность соединений. UDP ориентирован на сообщения, которые передаются в нем независимо друг от друга. Поэтому никто не гарантирует,что сообщения будут приходить в том же порядке,в котором они были посланы. Он нужен для того,чтобы снизить большие накладные расходы, возникающие при использовании TCP
Очередной пример протокола транспортного уровня: - ICMP(Internet Control Message Protocol). Он нужен для передачи служебных сообщений. Используя ICMP модно проверить доступен ли тот или другой узел или нет (с помощью ping). Ещё одно применение - проверка на зацикливание. Представим,что таблица маршрутизации устроена так, что после прохождения цепи маршрутизаторов сообщение возвращается. Таким образом происходит зацикливание, чтобы этого не произошло, как раз и используется IMCP. Каждое сообщение в этом протоколе имеет собственный тип, то есть номер. В нем есть следующие типы сообщений: 8 - эхо запрос, 0 - эхо ответ и ещё несколько, суть которых не очень-то важна.
Пятый уровень протокола называется сеансовым. Сеансовый уровень предназначен для организации сеансов, процесс обмена сообщениями должен образовывать сеанс. Например, подключаясь через putty, мы начинаем сеанс, а заканчивая работу, заканчиваем его.
Шестой уровень - уровень представления. Он позволяет организовать то, как поставляются данные различных типов при передачи сообщений. То есть какие нужно сделать преобразования при передачи от одного компьютера другому.
Седьмой уровень - прикладной. Прикладной уровень предназначен для специфической прикладной программы и описывает соответствующий протокол: hhtp, smtp, pop и так далее.
Все протоколы, используемые в ethernet, используют пять уровней вместо семи: физический, канальный, сетевой, транспортный и прикладной, потому что их разработчики львы толстые. Обычно сетевой и транспортный объединяют в одни и получается 4 уровня организации.
Дата добавления: 2014-12-19; просмотров: 27 | Поможем написать вашу работу | Нарушение авторских прав |