Сеть. Маршрутизация и управление трафиком в компьютерных сетях

Реферат

По теме «Сеть. Маршрутизация и управление трафиком в компьютерных сетях»

 

 

 

 

 

 

Работу выполнила

Студентка 1 курса, ФКиМ

                  Федорова Ольга

         Группа К-102

 

Содержание

1.Маршрутизация в компьютерных  сетях. Краткие теоритические сведенения

1.2 Маршрутизация в компьютерных сетях

1.3 Маршрутизируемые протоколы

1.4 Программная и аппаратная маршрутизация

2. Управление трафиком в компьютерных  сетях

2.1 Управление трафиком

2.2 Передача Пакетов

 

 Маршрутизация в компьютерных  сетях. 

   Краткие теоритические сведенения

Маршрутизация — процесс определения маршрута следования информации в сетях связи.

В русском языке часто используется слово «роутинг».

Маршруты могут задаваться администратором  сети (статические маршруты), либо

вычисляться с помощью алгоритмов маршрутизации, базируясь на информации о топологии

и состоянии сети.

Процесс маршрутизации в компьютерных сетях выполняется специальными устройствами

или компьютерами — маршрутизаторами. Название идёт от самого процесса (основной

функции) — маршрутизации. Маршрутизатор подключён одновременно к двум и более

сетям.

Маршрутизация выполняется на основе ip адресов. Каждый ip адрес состоит из номера

подсети и номера компьютера в этой подсети. Для определения находится ли удалённый ip

адрес в той же подсети используется маска подсети. Маска подсети  это запись,

определяющая, какая часть IP-адреса компьютера относится к адресу сети, а какая — к

адресу самого компьютера. Например, узел с IP-адресом 12.34.56.78 и маской

подсети 255.255.255.0 находится в сети 12.34.56 и имеет номер 78.

Если компьютер, на который отправляется информация находится в той же подсети, что и

отправляющий компьютер, то при  помощи протокола arp определяется mac адрес удалённого

компьютера и информация передаётся на него.

Если компьютер, на который отправляется информация находится в другой подсети, то

отправляющий компьютер просматривает  таблицу маршрутизации в поисках

маршрутизатора, соединённого с подсетью компьютера-получателя.

Таблица маршрутизации — электронная таблица, хранящаяся на компьютере,

описывающая соответствие между адресами назначения и адресами маршрутизаторов, через

которые следует отправить пакет данных.

 

Таблица маршутизации обычно содержит:

• адрес сети или компьютера назначения

• маску подсети сети назначения

• адрес маршрутизатора в сети, на который необходимо отправить пакет, следующий до

указанного адреса назначения

• метрику — числовой показатель, задающий предпочтительность маршрута. Чем

меньше число, тем более предпочтителен маршрут (интуитивно представляется как

расстояние).

Для работы с таблицей маршрутизации  в ос windows используется консольная утилита

route.exe

Если необходимая подсеть в  таблице маршурутизации не найдена, то информация передаётся

на маршрутизатор (шлюз) по умолчанию.

Шлюз по умолчанию или  шлюз последней надежды — адрес маршрутизатора, на который

отправляется трафик, для которого невозможно определить маршрут исходя из таблиц

маршрутизации. Шлюз по умолчанию задаётся записью в таблице маршрутизации вида "сеть 0.0.0.0 с маской сети 0.0.0.0".ICMP (англ. Internet Control Message Protocol — межсетевой протокол управляющих сообщений) — сетевой протокол, входящий в стек протоколов TCP/IP. В основном ICMP используется для передачи сообщений об ошибках и других исключительных ситуациях,

возникших при передаче данных. Также  на ICMP возлагаются некоторые сервисные функции.

Протокол ICMP не делает протокол IP средством  надёжной доставки сообщений. Для этих

целей существует протокол TCP.

DHCP (англ. Dynamic Host Configuration Protocol — протокол динамической конфигурации

узла) — это сетевой протокол, позволяющий компьютерам автоматически получать IP-адрес

и другие параметры, необходимые для  работы в сети TCP/IP. Данный протокол работает по

модели «клиент-сервер». Для автоматической конфигурации компьютер-клиент на этапе

конфигурации сетевого устройства обращается к серверу DHCP, и получает от него

нужные параметры. Сетевой администратор  может задать диапазон адресов, распределяемых

сервером среди компьютеров. Это  позволяет избежать ручной настройки  компьютеров сети и

уменьшает количество ошибок

 

Transmission Control Protocol (TCP) (протокол управления передачей) — один из

основных сетевых протоколов Интернет, предназначенный для управления передачей

данных в сетях и подсетях TCP/IP.

TCP — это транспортный механизм, предоставляющий поток данных, с предварительной

установкой соединения, за счёт этого  дающий уверенность в достоверности  получаемых

данных, осуществляет повторный запрос данных в случае потери данных и  устраняет

дублирование при получении  двух копий одного пакета.

 

Когда осуществляется передача от компьютера к компьютеру через Интернет, TCP работает

на верхнем уровне между двумя  конечными системами, например, Интернет-браузер  иИнтернет-сервер. Также TCP осуществляет надежную передачу потока байт от одной

программы на некотором компьютере в другую программу на другом компьютере.

Программы для электронной почты  и обмена файлами используют TCP. TCP контролирует

длину сообщения, скорость обмена сообщениями, сетевой трафик.

UDP (англ. User Datagram Protocol — протокол пользовательских датаграмм) — это

транспортный протокол для передачи данных в сетях IP без установления соединения. Он

является одним из самых простых  протоколов транспортного уровня модели OSI.

В отличие от TCP, UDP не гарантирует  доставку пакета, поэтому аббревиатуру иногда

расшифровывают как Unreliable Datagram Protocol (протокол ненадёжных датаграмм). Это

позволяет ему гораздо быстрее  и эффективнее доставлять данные для приложений, которым

требуется большая пропускная способность  линий связи, либо требуется малое  время

доставки данных, например голосовые  чаты, видеопотоки.

В протоколах TCP и UDP (семейства TCP/IP), порт — системный ресурс выделяемый

приложению для связи с другими  приложениями, выполняемыми на серверах доступных

через сеть.

Для каждого из протоколов TCP и UDP, стандарт определяет возможность одновременного

выделения на компьютере до 65536 уникальных портов, идентифицирующихся номерами от

0 до 65535. При передаче по сети номер порта в заголовке пакета используется (вместе с IP-

адресом компьютера) для адресации  конкретного приложения (и конкретного,

принадлежащего ему, сетевого соединения).

В обычной клиент-серверной модели, приложение либо ожидает входящих данных (или

запроса на соединение; «слушает порт»; роль сервера) либо посылает данные (или  запрос на

соединение) на известный порт открытый приложением-сервером (роль клиента).

По умолчанию, приложению выдается порт с произвольным (например, ближайшим

свободным большим 1024) номером. При  необходимости, приложение может запросить

конкретный (предопределённый) номер  порта. Так веб-серверы обычно открывают для

ожидания соединения предопределённый порт 80 протокола TCP.

DNS (англ. Domain Name System — система доменных имён) - компьютерная распределённая

система для получения информации о доменах. Чаще всего используется для получения IP-

адреса по имени хоста (компьютера или устройства), получения информации о

маршрутизации почты, обслуживающих  узлах для протоколов в домене.

Распределённая база данных DNS поддерживается с помощью иерархии DNS-серверов,

взаимодействующих по определённому протоколу.

Основой DNS является представление  об иерархической структуре доменного  имени и зонах.

Каждый сервер, отвечающий за имя, может делегировать ответственность  за дальнейшую

часть домена другому серверу (с  административной точки зрения - другой организации или

человеку), что позволяет возложить  ответственность за актуальность информации на сервера

различных организаций (людей), отвечающих только за "свою" часть доменного  имени.

Сетевая модель OSI — абстрактная сетевая модель для коммуникаций и разработки

сетевых протоколов. Представляет уровневый  подход к компьютерной сети. Каждый уровень

обслуживает свою часть процесса взаимодействия. Благодаря такой структуре совместная

работа сетевого оборудования и  программного обеспечения становится гораздо проще и

прозрачнее.

Модель состоит из 7-ми уровней, расположенных друг над другом. Уровни взаимодействуют

друг с другом (по «вертикали») посредством  интерфейсов, и могут взаимодействовать  с

параллельным уровнем другой системы (по «горизонтали») с помощью протоколов. Каждыйуровень может взаимодействовать только со своими соседями и выполнять отведённые

только ему функции.

NAT (от англ. Network Address Translation — «преобразование сетевых адресов») — это

механизм в сетях TCP/IP, позволяющий  преобразовывать IP-адреса транзитных пакетов.

Также имеет названия IP Masquerading, Network Masquerading и Native Address Translation.

Преобразование адресов методом NAT может производиться почти  любым

маршрутизирующим устройством  — маршрутизатором, сервером доступа, межсетевым

экраном. Наиболее популярным является SNAT, суть механизма которого состоит в замене

адреса источника (англ. source) при прохождении пакета в одну сторону и обратной замене

адреса назначения (англ. destination) в ответном пакете. Наряду с адресами

источник/назначение могут также  заменяться номера портов источника  и назначения.

Прокси-сервер (от англ. proxy — «представитель, уполномоченный») — служба в

компьютерных сетях, позволяющая клиентам выполнять косвенные запросы к другим

сетевым службам. Сначала клиент подключается к прокси-серверу и запрашивает  какой-либо

ресурс (например, e-mail), расположенный на другом сервере. Затем прокси-сервер либо

подключается к указанному серверу  и получает ресурс у него, либо возвращает ресурс из

собственного кэша (в случаях, если прокси имеет свой кэш). В некоторых случаях запрос

клиента или ответ сервера может  быть изменён прокси-сервером в определённых целях.

Также прокси-сервер позволяет защищать клиентский компьютер от некоторых  сетевых атак.

 

 

1.2 Маршрутизация в компьютерных  сетях

Маршрутизация (англ. Routing) — процесс определения маршрута следования информации в сетях связи.

Маршруты могут задаваться административно, либо вычисляться с помощью алгоритмов маршрутизации, базируясь на информации о топологии и состоянии сети, полученной с помощью протоколов маршрутизации (динамические маршруты).

Статическими маршрутами могут  быть:

• маршруты, не изменяющиеся во времени;
• маршруты, изменяющиеся по расписанию;

Маршрутизация в компьютерных сетях  типично выполняется специальными программно-аппаратными средствами — маршрутизаторами; в простых конфигурациях может выполняться и компьютерами общего назначения, соответственно настроенными.

 

Среди протоколов канального уровня некоторые обеспечивают доставку данных в сетях с произвольной топологией, но только между парой соседних узлов (например, протокол PPP), а некоторые - между любыми узлами (например, Ethernet), но при этом сеть должна иметь топологию определенного и весьма простого типа, например, древовидную.  
При объединении в сеть нескольких сегментов с помощью мотов или коммутаторов продолжают действовать ограничения на ее топологию: в получившейся сети должны отсутствовать петли. Действительно, мост или его функциональный аналог - коммутатор - могут решать задачу доставки пакета адресату только тогда, когда между отправителем и получателем существует единственный путь. В то же время наличие избыточных связей, которые и образуют петли, часто необходимо для лучшей балансировки нагрузки, а также для повышения надежности сети за счет существования альтернативного маршрута в дополнение к основному.  
Сетевой уровень позволяет передавать данные между любыми, произвольно связанными узлами сети.  
Реализация протокола сетевого уровня подразумевает наличие в сети специального устройства - маршрутизатора. Маршрутизаторы объединяют отдельные сети в общую составную сеть. Внутренняя структура каждой сети не показана, так как она не имеет значения при рассмотрении сетевого протокола. К каждому маршрутизатору могут быть присоединены несколько сетей . 
В сложных составных сетях почти всегда существует несколько альтернативных маршрутов для передачи пакетов между двумя конечными узлами. Задачу выбора маршрутов из нескольких возможных решают маршрутизаторы,.  
Маршрут - это последовательность маршрутизаторов, которые должен пройти пакет от отправителя до пункта назначения.  
Маршрутизатор выбирает маршрут на основании своего представления о текущей конфигурации сети и соответствующего критерия выбора маршрута. Обычно в качестве критерия выступает время прохождения маршрута, которое в локальных сетях совпадает с длиной маршрута, измеряемой в количестве пройденных узлов маршрутизации . 
Способ маршрутизации пакетов данных, проходящих через мост, во многом зависит от используемой сетевой архитектуры. При кодонезависимой (прозрачной) маршрутизации (которая используется главным образом в Internet) маршрут передачи пакета определяется самим мостом. Такие мосты являются самообучающимися и запоминают расположение каждого узла сети. "Прозрачный" мост может работать практически без участия пользователя и не нуждается в точной настройке. Местоположение каждого узла определяется по специальной таблице, которая ведется самим мостом.  
При маршрутизации от источника узел-определитель указывает не только получателя пакета, но и маршрут его передачи 
Обычно в большой сети маршрутизаторы бывают нескольких иерархических уровней. Иными словами, узлы локальной сети будут подключаться к маршрутизатору Уровня 1, маршрутизаторы Уровня 1 будут подключаться к маршрутизатору Уровня 2, и так по мере необходимости.  
Для того чтобы найти маршрут, ведущий к определенной подсети, маршрутизатор обменивается данными с другими маршрутизаторами.  
Принято различать несколько категорий маршрутизаторов: однопротокольные и многопротокольные, центральные и периферийные, локальные и территориально-распределенные.  
Маршрутизатор может представлять собой точку, в которой объединяются две сети - например, две сети могут быть подключены к двум различным сетевым интерфейсным платам сервера. В этом случае маршрутизатор называется центральным.  
Периферийные маршрутизаторы предназначены главным образом для подключения локальных и офисных сетей к более крупным сетям. Они отличаются невысокой стоимостью и неполной функциональностью.