Как называется сетевой протокол по которому определяется маршрут передачи информационного пакета
Перейти к содержимому

Как называется сетевой протокол по которому определяется маршрут передачи информационного пакета

  • автор:

Основные принципы работы и программное обеспечение интернета

Внимание! Все тесты в этом разделе разработаны пользователями сайта для собственного использования. Администрация сайта не проверяет возможные ошибки, которые могут встретиться в тестах.

Будьте внимательны! Система оценивания — 5 балльная. Разбалловка теста — 3,4,5 баллов, в зависимости от сложности вопроса. Порядок заданий и вариантов ответов в тесте случайный. Удачи!

Система оценки: 5 балльная

Список вопросов теста

Вопрос 1

Как называется программное обеспечение интернета, которое обеспечивает передачу информации по сетевым протоколам TCP/IP?

Варианты ответов
  • Базовое
  • Прикладное
  • Серверное
  • Клиентское
Вопрос 2

Как называется ряд правил, по которым работает программное обеспечение интернета.

Варианты ответов
  • Интернет-регламент
  • Пользовательские правила
  • Аппаратное обеспечение
  • Сетевые протоколы
Вопрос 3

Как называется программное обеспечение, которое обеспечивает работу различных служб интернета?

Варианты ответов
  • Системное
  • Прикладное
  • Служебное
  • Информационное
Вопрос 4

Установите соответствия между типами программного обеспечения интернета и его описанием

Основные принципы работы и программное обеспечение интернета

Будьте внимательны! У Вас есть 10 минут на прохождение теста. Система оценивания — 5 балльная. Разбалловка теста — 3,4,5 баллов, в зависимости от сложности вопроса. Порядок заданий и вариантов ответов в тесте случайный. С допущенными ошибками и верными ответами можно будет ознакомиться после прохождения теста. Удачи!

Система оценки: 5 балльная

Список вопросов теста

Вопрос 1

В соответствии с каким из перечисленных протоколов, передаваемая через интернет информация делится на пакеты?

Варианты ответов
Вопрос 2

Как называются сетевые протоколы, которые обеспечивают работу различных служб интернета?

В ответ введите одно слово без пробелов и каких-либо знаков препинания.

Вопрос 3

Как называется программное обеспечение, которое обеспечивает работу различных служб интернета?

Варианты ответов
  • Прикладное
  • Служебное
  • Информационное
  • Системное
Вопрос 4

Как называется ряд правил, по которым работает программное обеспечение интернета.

Варианты ответов
  • Сетевые протоколы
  • Интернет-регламент
  • Пользовательские правила
  • Аппаратное обеспечение
Вопрос 5

По какому сетевому протоколу сетевые пакеты соединяются воедино на стороне получателя?

Варианты ответов
Вопрос 6

Какие из перечисленных сетевых протоколов входят в семейство TCP/IP?

Варианты ответов
  • Протокол передачи файлов
  • Межсетевой протокол
  • Протокол управления передачей
  • Простейший протокол передачи почты
Вопрос 7

Как называется программное обеспечение интернета, которое обеспечивает передачу информации по сетевым протоколам TCP/IP?

Варианты ответов
  • Прикладное
  • Серверное
  • Базовое
  • Клиентское
Вопрос 8

К какому программному обеспечению относится операционная система?

Варианты ответов
  • Прикладное
  • Серверное
  • Базовое
  • Клиентское
Вопрос 9

Установите соответствия между типами программного обеспечения интернета и его описанием

Устанавливается на компьютеры пользователя

Обеспечивает работу отдельных служб интернета

Устанавливается на узловые компьютеры

Обеспечивает передачу информации в соответствии с сетевыми протоколами TCP/IP

Варианты ответов
  • Клиентское
  • Серверное
  • Базовое
  • Прикладное
Вопрос 10

Как называется сетевой протокол, по которому определяется маршрут передачи информационного пакета?

В ответ введите одно слово без пробелов и каких-либо знаков препинания.

Как называется сетевой протокол по которому определяется маршрут передачи информационного пакета

IP в модели OSI и стеке TCP/IP.

IP (Internet Protocol) — протокол сетевого уровня стека TCP/IP. Протокол был создан в 1981 году и описан в RFC 791. Основной задачей протокола является доставка датаграмм между хостами сетей TCP/IP через произвольное число промежуточных узлов (маршрутизаторов).

Функции, реализуемые IP:

  • Основа передачи данных.
  • Адресация.
  • Маршрутизация.
  • Фрагментация датаграмм.

Протокол IP не гарантирует надежной доставки пакета: пакеты могут прийти в неправильном порядке, пакет может быть утерян, пакет может продублироваться или оказаться поврежденным. За надежность доставки пакетов отвечают протоколы транспортного уровня.

На данный момент наиболее распространена четвертая версия протокола (IPv4), однако ведутся активные работы по внедрению более совершенного IPv6.

IPv4

IPv4 (англ. Internet Protocol version 4) — четвёртая версия интернет протокола (IP). Описан в IETF в статье RFC 791 (сентябрь 1981 года). Это один из самых используемых интернет протоколов. Был введен в использование в ARPANET в 1983 году.

Функция протокола — передавать дейтаграммы по множеству соединенных сетей.

Структура пакета

Рассмотрим формат IPv4-дейтаграмм.

Дейтаграмма состоит из заголовка и основной части (данных). Биты передаются слева направо и сверху вниз (big-endian порядок). В настоящее время ясно, что лучше было бы использовать обратный (little-endian) порядок, но во время создания протокола это не было очевидно. Так на Intel x86 требуется программное преобразование, как при передаче, так и при приеме.

Рассмотрим структуру заголовка:

  • Версия: 4 бита
    • Поле Версия содержит версию протокола, к которому принадлежит пакет. В случае IPv4 это 4.
    • Поле IHL (англ. Internet Header Length) содержит длину заголовка (в нем указано число 32 -разрядных слов). Следовательно, оно указывает на начало данных. Минимальное значение длины равно 5 . Максимальное — 15, что соответствует заголовку длиной 60 байт. Так, максимальный размер необязательного поля равен 40 байтам.
    • Изначально это поле называлось Тип службы. По спецификации оно предназначено для различения классов обслуживания. Но поскольку никто не знал, что с ним делать, оно много лет не использовалось. Теперь, когда появилось дифференцированное обслуживание, ему нашли другое применение. Первые 6 бит задают класс обслуживания (DSCP), а в последние 2 помещаются явные уведомления о перегруженности (ECN).
    • Поле Полная длина содержит длину всей дейтаграммы, включая как заголовок, так и данные. Минимальная длина равна 20 байтам. Максимальное допустимое значение равно 65535 байт. Такие длинные дейтаграммы непрактичны для большинства хостов и сетей. Так, все хосты должны уметь принимать дейтаграммы до 576 байтов. Рекоммендуется отправлять дейтаграммы большего размера, только если есть уверенность, что принимающая сторона сможет их обработать.
    • Идентификатор позволяет хосту-получателю определить какому пакеты принадлежат полученные им фрагменты. Все фрагменты одного пакета содержат одно и то же значение идентификатора.
    • Бит 0: зарезервированное значение, должны быть равно 0.
    • Бит 1 (DF): Не фрагментировать (англ. Don’t Fragment). 0 — можно фрагментировать, 1 — нельзя. Также может использоваться при определении путевого значения MTU, которое равно максимальному размеру пакета, передаваемого по пути без фрагментации. Пометив этот бит, отправитель гарантирует, что либо дейтаграмма дойдет единым блоком, либо отправитель получит сообщение об ошибке.
    • Бит 2 (MF): Продолжение следует (англ. More Fragments). 0 — в последнем фрагменте, 1 — в предыдущих.
    • Это поле указывает положение фрагмента в исходном пакете. Длина всех фрагментов в байтах должна быть кратна 8 (кроме последнего). Позволяет (2^13−1)×8=65528 байт смещения, что превышает максимальный размер пакета.
    • Поле Время жизни (TTL, англ. Time To Live) представляет собой счетчик, ограничивающий время жизни пакета. По спецификации он отсчитывает время в секундах, таким образом допуская максимальное время жизни пакета в 255 с. На каждом маршрутизаторе значение должно уменьшаться как минимум на единицу плюс время стояния в очереди. Но на практике этот счетчик считает количество переходов черех маршрутизаторы. Когда значение равно 0, пакет отвергается, а отправителю отсылается сообщение ICMPTime Exceeded. Таким образом удается избежать вечного странствования пакетов.
    • Это поле указывает, какому процес транспортного уровня передать этот пакет, например TCP, UDP, ICMP. Присвоенные номера протоколов можно найти на сайте IANA.
    • Это поле хранит контрольную сумму только заголовка. Так как некоторые поля меняются (например, TTL), то оно пересчитывается на каждом транзитивном участке. Используется следующий алгоритм: складываются все 16-разрядные полуслова заголовка в дополнительном коде, преобразуя результат также в дополнительный код. Таким образом проверяемая получателем контрольная сумма заголовка (вместе с этим полем) должна быть равна нулю. Более подробно алгоритм описан в RFC 1071.
    • В начале поля всегда располагается однобайтный идентификатор. Иногда за ним может располагаться также однобайтное поле длины, а затем один или несколько информационных байтов. Размер этого поля должен быть кратен 4 байтам. Поле опции имеет следующий формат:
      • 1 бит — флаг копирования. Показывает, если опция скопирована во все фрагменты.
      • 2 бита — класс опции. Могут быть следующие классы: 0 — control, 2 — debugging и измерение, 1 и 3 — зарезервированы на будущее.
      • 5 бит — номер опции.
      • Безопастность — указывет уровень секретности дейтаграммы. Но на практике все его игнорируют.
      • Строгая маршрутизация от источника — задает полный путь следования дейтаграммы.
      • Свободная маршрутизация от источника — задает список маршрутизаторв, которыенельзя миновать.
      • Запомнить маршрут — требует от всех маршрутизаторов добавлять свой IP-адрес.
      • Временной штамп — требует от всех маршрутизаторв добавлять свой IP-адрес и текущее время.
      • Часть из нулей, гарантирующая, что длина заголовка заканчивается на 32 бите.

      Пример

      IPv4 и его расположение внутри кадра.

      IPv4 example.

      IPv6

      IPv6 (англ. Internet Protocol version 6) — новая версия интернет протокола (IP), являющаяся результатом развития IPv4. Протокол был создан IETF в 1996 году. Описан в спецификации RFC 2460.

      Основной причиной для создания новой версии протокола послужил факт скорого исчерпания пула IPv4 адресов (по разным оценкам последние выделенные IANA адреса будут заняты в период с 2016 по 2020 года).

      Основные отличия IPv6 от IPv4:

      • В IPv6 заголовок имеет фиксированную длину 40 октетов.
      • Поле общей длины заменено полем длины области данных.
      • В IPv6 предусмотрена передача пакетов, длины которых превышают 64 кбайт.
      • Заголовки надстроек.
      • Поле времени жизни заменено полем ограничения количества переходов.
      • Многие дополнения IPv4 были оформлены как отдельные протоколы.

      Структура пакета

      IP-адрес

      Определение:
      IP-адрес — уникальный сетевой адрес узла в компьютерной сети, построенной по протоколу IP.

      IPv4-адрес

      IPv4 использует 32-битные адреса, ограничивающие адресное пространство 4 294 967 296 (2 32 ) возможными уникальными адресами. У каждого хоста и маршрутизатора в Интеренете есть IP-адрес. IP-адрес не имеет отношения к хосту. Он имеет отношение к сетевому интерфейсу, поэтому иногда хост или маршрутизатор могут иметь несколько IP-адресов.

      IP-адреса имеют иерархическую организацию. Первая часть имеет переменную длину и задает сеть, а последняя указывает на хост.

      Обычно IP-адреса записываются в виде 4 десятичных чисел, каждое в диапозоне от 0 до 255, разделенными точками (dot-decimal notation). Каждая часть представляет один байт адреса. Например, шестнадцатиричный адрес 80D00297 записывается как 128.208.2.151.

      Определение:
      Префикс — непрерывный блок пространства IP-адресов, соответствующий сети, в которой сетевая часть совпадает для всех хостов.

      Префикс задается наименьшим IP-адресом в блоке и размером блока. Размер определяется числом битов в сетевой части, оставшиеся биты в части хоста могут варьироваться. Таким образом, размер является степенью двойки. Он записывается после префикса IP-адреса в виде слэша и длины сетевой части в битах. В предыдущем примере префикс содержит 2 8 адресов и поэтому для сетевой части отводится 24 бита. Записывается так: 128.208.2.0/24.

      Сетевые адреса, адреса интерфейсов и широковещательные адреса

      IP адрес может означать одно из трех:

      • Адрес IP сети (группа IP устройств, имеющих доступ к общей среде передаче — например, все устройства в сегменте Ethernet). Сетевой адрес всегда имеет биты интерфейса (хоста) адресного пространства установленными в 0 (если сеть не разбита на подсети);
      • Широковещательный адрес IP сети (адрес для ‘разговора’ со всеми устройствами в IP сети). Широковещательные адреса для сети всегда имеют интерфейсные (хостовые) биты адресного пространства установленными в 1 (если сеть не разбита на подсети).
      • Адрес интерфейса (например Ethernet-адаптер или PPP интерфейс хоста, маршрутизатора, сервера печать итд). Эти адреса могут иметь любые значения хостовых битов, исключая все нули или все единицы — чтобы не путать с адресами сетей и широковещательными адресами.

      IPv6-адрес

      Адрес в IPv6 представляется как восемь групп из четырех шестнадцатеричных чисел, разделенных двоеточиями. При записи адреса используются следующие правила:

      • Если одна и более групп, идущих подряд, равны 0000, то они опускаются и заменяются на двойное двоеточие.
      • Незначащие старшие нули в группах опускаются.
      • Для записи встроенного или отображенного IPv4 адреса последние две группы цифр заменяются на IPv4 адрес.
      • При использовании IPv6 адреса в URL он помещается в квадратные скобки.
      • Порт в URL пишется после закрывающей квадратной скобки.

      Типы IPv6 адресов

      • Одноадресный (Unicast) — для отправки пакет на конкретный адрес устройства.
        • Global unicast — глобальные адреса. Могут находиться в любом не занятом диапазоне.
        • Link loсal — локальный адрес канала. Позволяет обменивать данными по одному и тому же каналу (подсети). Пакеты с локальным адресом канала не могут быть отправлены за пределы этого канала.
        • Unique local — уникальный локальные адреса. Используются для локальной адресации в пределах узла или между ограниченным количеством узлов.
        • Assigned — назначенные адреса. Зарезервированные для определённых групп устройств Multicast адреса.
        • Solicited — запрошенные адреса. Остальные адреса, которые устройства могут использовать для прикладных задач.

        Фрагментация

        Большинство каналов передачи данных устанавливают максимальную длину пакета (MTU). В случае, когда длина пакета превышает это значение, происходит фрагментация.

        Определение:
        IP-фрагментация — разбиение пакета на множество частей, которые могут быть повторно собраны позже.

        Маршрутизация

        Протокол IP требует, чтобы в маршрутизации участвовали все узлы (компьютеры). Длина маршрута, по которому будет передан пакет, может меняться в зависимости от того, какие узлы будут участвовать в доставке пакета. Каждый узел принимает решение о том, куда ему отправлять пакет на основании таблицы маршрутизации (routing tables).

        Определение:
        Подсеть — логическое разбиение сети IP.

        Маска подсети

        Длина префикса не выводится из IP-адреса, поэтому протоколу маршрутизации вынуждены передавать префиксы на маршрутизаторы. Иногда префиксы задаются с помощью указания длины.

        Определение:
        Маска подсети — двоичная маска, соответствующая длине префикса, в которой единицы указывают на сетевую часть.

        То есть маска подсети определяет как будут локально интерпретироваться IP адреса в сегменте IP сети, что для нас весьма важно, поскольку определяет процесс разбивки на подсети.

        Стандартная маска подсети — все сетевые биты в адресе установлены в ‘1’ и все хостовые биты установлены в ‘0’. Выполненение операции И между маской и IP-адресом позволяет выделить сетевую часть.

        О маске подсети нужно помнить три вещи:

        • Маска подсети предназначена только для локальной интерпретации локальных IP адресов (где локальный значит — в том же сетевом сегменте);
        • Маска подсети — не IP адрес — она используется для локальной модификации интерпретации IP адреса.

        Бесклассовая междоменная маршрутизация

        Изначально использовалась классовая адресация (INET), но со второй половины 90-х годов XX века она была вытеснена бесклассовой адресацией (CIDR), при которой количество адресов в сети определяется маской подсети.

        Таблицы маршрутизации со временем сильно растут, и с этим нужно что-то делать. Маршрутизатор может узнавать о расположении IP-адресов по префиксам различной длины. Но вместо того чтобы разделять сеть на подсети, мы объединим несколько коротких префиксов в один длинный. Этот процесс называется агрегацией маршрута (route aggregation). Длинный префикс, полученный в результате, иногда называют суперсетью (supernet), в противоположность подсетям с разделением блоков адресов.

        Пример агрегации маршрута.

        При агрегации IP-адреса содержатся в префиксах различной длины. Один и тот же IP-адрес может рассматриваться одним маршрутизатором как часть блока /22 (содержащего 2 10 адресов), а другим — как часть более крупного блока /20 (содержащего 2 12 адресов). Это зависит от того, какой информацией обладает маршрутизатор. Такой метод называется CIDR (Classless InterDomain Routing — бесклассовая междоменная маршрутизация).

        Также префиксы могут пересекаться. Согласно правилу, пакеты передаются в направлении самого специализированного блока, или самого длинного совпадающего префикса (longest matching prefix), в котором находится меньше всего IP-адресов.

        По сути CIDR работает так:

        • Когда прибывает пакет, необходимо определить, относится ли данный адрес к данному префиксу; для этого просматривается таблица маршрутизации. Может оказаться, что по значению подойдет несколько записей. В этом случае используется самый длинный префикс. То есть если найдено совпадение для маски /20 и /24, то для выбора исходящей линии будет использоваться запись, соответствующая /24.
        • Однако этот процесс был бы трудоемким, если бы таблица маршрутизации просматривалась запись за записью. Вместо этого был разработан сложный алгоритм для ускорения процесса поиска адреса в таблице (Ruiz-Sanchez и др., 2001).
        • В маршрутизаторах, предполагающих коммерческое использование, применяются специальные чипы VLSI, в которые данные алгоритмы встроены аппаратно.

        Классы IP-сетей

        Классы IP.

        Раньше использовали классовую адресацию.

        Сколько бит используется сетевым ID и сколько бит доступно для идентификации хостов (интерфейсов) в этой сети, определяется сетевыми классами.

        Всего 5 классов IP-адресов: A, B, C, D, E.

        Их структура и диапазоны указаны на рисунке.

        Существует также специальные адреса, которые зарезервированы для ‘несвязанных’ сетей — это сети, которые используют IP, но не подключены к Internet. Вот эти адреса:

        • Одна сеть класса A: 10.0.0.0
        • 16 сетей класса B: 172.16.0.0 — 172.31.0.0
        • 256 сетей класса С: 192.168.0.0 — 192.168.255.0

        Стандартные маски подсети для трех классов сетей:

        • A класс — маска подсети: 255.0.0.0
        • B класс — маска подсети: 255.255.0.0
        • C класс — маска подсети: 255.255.255.0

        Полезные ссылки

        • Information Sciences Institute, University of Southern California (September 1981). «RFC 791». Internet Engineering Task Force. Retrieved July 12, 2016.
        • IP Sub-networking Mini-Howto
        • Таненбаум Э, Уэзеролл Д. Компьютерные сети. — Питер, 2012. — 960 с
        • Wiki
        • IP-адресация
        • Data Communication Lectures of Manfred Lindner – Part IP Technology Fundamentals
        • Data Communication Lectures of Manfred Lindner – Part IP Routing Fundamentals

        Протоколы передачи данных: что это, какие бывают и в чём различия?

        Задумывались ли вы, как происходит обмен данными в сети? Для этого нужны протоколы передачи. Об основных типах рассказываем в этой статье.

        Интернет очень большой и комплексный. Но на базовом уровне это всего лишь связь между различными компьютерами (не только персональными). Эта связь представляет из себя сетевые протоколы передачи данных — набор правил, который определяет порядок и особенности передачи информации для конкретных случаев.

        Протоколов большое множество. Про основные из них рассказано далее.

        IP — Internet Protocol

        Протокол передачи, который первым объединил отдельные компьютеры в единую сеть. Самый примитивный в этом списке. Он является ненадёжным, т. е. не подтверждает доставку пакетов получателю и не контролирует целостность данных. По протоколу IP передача данных осуществляется без установки соединения.

        Основная задача этого протокола — маршрутизация датаграмм, т. е. определение пути следования данных по узлам сети.

        Популярная версия на текущий момент — IPv4 с 32-битными адресами. Это значит, что в интернете могут хранится 4.29 млрд адресов IPv4. Число большое, но не бесконечное. Поэтому существует версия IPv6, которая поможет решить проблему переполнения адресов, ведь уникальных IPv6 будет 2 ^ 128 адресов (число с 38 знаками).

        TCP/IP — Transmission Control Protocol/Internet Protocol

        Это стек протоколов TCP и IP. Первый обеспечивает и контролирует надёжную передачу данных и следит за её целостностью. Второй же отвечает за маршрутизацию для отправки данных. Протокол TCP часто используется более комплексными протоколами.

        UDP — User Datagram Protocol

        Протокол, обеспечивающий передачу данных без предварительного создания соединения между ними. Этот протокол является ненадёжным. В нём пакеты могут не только не дойти, но и прийти не по порядку или вовсе продублироваться.

        Основное преимущество UDP протокола заключается в скорости доставки данных. Именно поэтому чувствительные к сетевым задержкам приложения часто используют этот тип передачи данных.

        FTP — File Transfer Protocol

        Протокол передачи файлов. Его использовали ещё в 1971 году — задолго до появления протокола IP. На текущий момент этим протоколом пользуются при удалённом доступе к хостингам. FTP является надёжным протоколом, поэтому гарантирует передачу данных.

        Этот протокол работает по принципу клиент-серверной архитектуры. Пользователь проходит аутентификацию (хотя в отдельных случаях может подключаться анонимно) и получает доступ к файловой системе сервера.

        DNS

        Это не только система доменных имён (Domain Name System), но и протокол, без которого эта система не смогла бы работать. Он позволяет клиентским компьютерам запрашивать у DNS-сервера IP-адрес какого-либо сайта, а также помогает обмениваться базами данных между серверами DNS. В работе этого протокола также используются TCP и UDP.

        Что такое DNS? Введение в систему доменных имён

        HTTP — HyperText Transfer Protocol

        Изначально протокол передачи HTML-документов. Сейчас же он используется для передачи произвольных данных в интернете. Он является протоколом клиент-серверного взаимодействия без сохранения промежуточного состояния. В роли клиента чаще всего выступает веб-браузер, хотя может быть и, например, поисковый робот. Для обмена информацией протокол HTTP в большинстве случаев использует TCP/IP.

        HTTP имеет расширение HTTPS, которое поддерживает шифрование. Данные в нём передаются поверх криптографического протокола TLS.

        Предупреждён – значит вооружён: от чего не спасает HTTPS

        NTP — Network Time Protocol

        Не все протоколы передачи нужны для обмена классического вида информацией. NTP — протокол для синхронизации локальных часов устройства со временем в сети. Он использует алгоритм Марзулло. Благодаря нему протокол выбирает более точный источник времени. NTP работает поверх UDP — поэтому ему удаётся достигать большой скорости передачи данных. Протокол достаточно устойчив к изменениям задержек в сети.

        Последняя версия NTPv4 способна достигать точности 10мс в интернете и до 0,2мс в локальных сетях.

        SSH — Secure SHell

        Протокол для удалённого управления операционной системой с использованием TCP. В SSH шифруется весь трафик, причём с возможностью выбора алгоритма шифрования. В основном это нужно для передачи паролей и другой важной информации.

        Также SSH позволяет обрабатывать любые другие протоколы передачи. Это значит, что кроме удалённого управления компьютером, через протокол можно пропускать любые файлы или даже аудио/видео поток.

        SSH часто применяется при работе с хостингами, когда клиент может удалённо подключиться к серверу и работать уже оттуда.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *