WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |   ...   | 7 |

«ББК 32.973.26-018.2.75 А61 УДК 681.3.07 Издательский дом "Вильяме" Зав. редакцией С. Н. Тригуб Перевод с английского и редакция А.А. Голубченко ...»

-- [ Страница 3 ] --

• Проблемы, связанные с провисанием проводов и отключениями электричества, наилучшим образом решаются с помощью источников бесперебойного питания.

Контрольные вопросы Какой класс кабелей UTP из описываемых в стандарте EIA/TIA-568B является наиболее 1.

часто рекомендуемым и используемым при установке ЛВС?

Категории 2.

A.

Категории 3.

B.

Категории 4.

C.

Категории 5.

D.

Какой тип оптоволоконного кабеля требуется в соответствии со стандартом EIA/TIA-568B 2.

для горизонтальной кабельной системы?

100-омный кабель с двумя витыми парами.

A.

150-омный кабель с двумя витыми парами.

B.

Двухволоконный многомодовый кабель 62,5/125 мкм.

C.

Четырехволоконный многомодовый кабель 62,5/125 мкм.

D.

Какой тип гнездового разъема должен использоваться для создания соединений с кабелем 3.

UTP категории 5 в горизонтальной кабельной системе?

A. RJ45.

B. TIA74.

C. UTP 55.

D. EIA45.

Для чего используется запрессовочное приспособление?

4.

Для проверки сетевого соединения.

A.

Для надежного крепления кабеля к монтажной арматуре потолка.

B.

Для крепления этикеток к кабелям.

C.

Для создания электрического соединения между кабелем и гнездовым разъемом.

D.

Для чего используется схема нарезки?

5.

Для содержания кабелей в порядке и без захлестов.

A.

Для размещения соответствующих номеров на телекоммуникационных вы ходах и B.

коммутационной панели.

Для решения проблем, связанных с перекрестными помехами, путем сверки с записями в C.

таблице.

Для преобразования кодов IEEE в коды EIA и наоборот.

D.

В чем разница между главной распределительной станцией и промежуточной 6.

распределительной станцией?

На главной распределительной станции стоят главный сетевой сервер и основные A.

сетевые устройства, а на промежуточной — только необходимые дополнительные маршрутизаторы и повторители.

Главная распределительная станция располагается в сети на нижнем этаже B.

многоэтажного здания, а промежуточные распределительные станции — на верхних этажах.

На главной распределительной станции находятся все необходимые сети мосты, C.

концентраторы, маршрутизаторы и порты, а на промежуточной распределительной станции — только необходимые повторители.

Главная распределительная станция является основной коммуникационной комнатой и D.

центральной точкой сети, тогда как промежуточная распределительная станция является вторичной коммуникационной комнатой, зависимой от главной распределительной станции.

Какое из определений наилучшим образом описывает функцию коммутационной 7.

панели?

Служит для временного решения проблем в сети.

A.

Служит в качестве концентратора для создаваемых на короткий срок сетей, часто B.

встречающихся на съездах и шоу.

Служит в качестве коммутатора, где кабели горизонтальной кабельной системы от C.

рабочих станций могут соединяться с другими рабочими станциями, образуя сеть.

Служит в качестве центра сети Token Ring и управляет прохождением и освобождением D.

маркера.

Какова роль коммутационных шнуров?

8.

Кроссируют компьютеры, выведенные на коммутационную панель, позволяя A.

функционировать ЛВС.

Служат в качестве средства временного решения проблем в кабельной системе сети.

B.

Соединяют кабели вместе при изменении конфигурации сети.

C.

Позволяют сетевому администратору реконфигурировать ЛВС с минимальным D.

количеством новых отрезков кабелей.

Какова цель заземления компьютерного оборудования?

9.

Предотвращение попадания на металлические части опасного для жизни напряжения, A.

вызванного нарушением проводки внутри устройства.

Соединение защитной земли с неизолированными металлическими частями B.

компьютерного оборудования, с тем чтобы на нее могли быть отведены не значительные перенапряжения в сети электропитания.

Для предупреждения возможности повреждения материнской платы или ОЗУ от C.

воздействия перенапряжения в электросети.

Для предотвращения попадания в компьютер повышенного напряжения, которое D.

могло бы нанести вред конечному пользователю.

Какое определение наилучшим образом описывает ИБП?

10.

Устройство, которое гасит избыточное напряжение в сети электропитания, возникающее A.

из-за удара молнии Резервное устройство, которое обеспечивает электропитание во время его отсутствия в B.

электросети.

Устройство, которое позволяет избежать перекоммутации сети в случае C.

продолжительных флуктуации питания.

Устройство, которое обеспечивает электропитанием многопутевое соединение между D.

компьютерами.

Глава Уровни приложений, представлений, сеансовый и транспортный В этой главе...

• Уровень приложений, представлений, сеансовый и транспортный уровни • Процесс установления соединения с одноранговой системой • Применение управления потоком • Работа с окнами соответствующих процессов • Процесс подтверждений, методы идентификации сигналов подтверждения и их цели.

Введение В главе 8, "Структурированная кабельная система и электропитание в сетях", рассказывалось о структурированной кабельной системе и электрических спецификациях, используемых в локальных вычислительных сетях (ЛВС). Кроме того, в ней рассматривались методики подключения кабелей и сети электропитания, применяемые при создании сетей передачи данных.

В данной главе речь пойдет о четырех верхних уровнях эталонной модели взаимодействия открытых систем (модели OSI): уровне приложений, представлений, сеансовом и транспортном уровнях. Будут также кратко объяснены функции каждого из этих уровней и тех конкретных приложений, за которые они отвечают. Транспортный уровень рассматривается более подробно;

здесь будет описан весь процесс передачи данных от отправителя получателю.

Наконец, в данной главе будут описаны функции и процессы, используемые на транспортном уровне для обеспечения надежной доставки данных, а также для обеспечения эффективного управления трафиком.

Уровень приложений В контексте эталонной модели OSI уровень приложений (уровень 7) поддерживает коммуникационную составляющую приложения. Как изображено на рис. 9.1, компьютерные приложения могут запрашивать только информацию, находящуюся в машине, на которой исполняется приложение. На рис. 9.1 показано несколько типов компьютерных прикладных программ. Броузеры Netscape Navigator и Internet Explorer являются, вероятно, наиболее знакомыми из них.

Текстовый процессор может включать составляющую, решающую задачу пересылки файлов, которая позволяет пересылать документ по сети в электронном виде. Данная составляющая пересылки файлов квалифицирует текстовый процессор как приложение в контексте модели OSI и принадлежит уровню 7 этой модели. Web-броузеры, например Netscape Navigator и Internet Explorer, тоже имеют свои составляющие пересылки файлов. Примером их работы может быть случай, когда вы заходите на Web-сервер: Web-страницы пересылаются на ваш компьютер.

Уровень приложений модели OSI включает собственно приложения и элементы сервиса приложений, облегчающие взаимодействие приложений с более низкими уровнями. Тремя наиболее важными элементами сервиса приложений являются элемент службы управления ассоциированием ACSE (accociation control service element), элемент службы удаленных операций ROSE (remote operation service element) и элемент службы надежной пересылки RTSE (relaible transfer service element). ACSE связывает имена приложений друг с другом в процессе подготовки обмена данными между приложениями. Элемент ROSE реализует общий механизм запросов-ответов, позволяющий выполнять операции удаленным образом подобно тому, как это делает механизм вызова удаленных процедур (RPC). Элемент RTSE помогает в надежной доставке, облегчая использование конструкций сеансового уровня.

К пяти общим приложениям OSI относятся следующие.

• Протокол обмена общей управляющей информацией (Common Management Information Protocol, CMIP) — обеспечивает возможности по управлению сетью. Подобно протоколам SNMP и NetView, позволяет осуществлять обмен управляющей информацией между оконечными системами и управляющими рабочими станциями (которые тоже являются оконечными системами).

• Служба каталогов (Directory Service, DS) — обязанная своим происхождением спецификации Х.500, разработанной Консультативным комитетом по международной телеграфной и телефонной связи теперь он называется Сектор стандартизации (CCITT);

телекоммуникаций международного союза по электросвязи (ITU-Т);

эта служба обеспечивает реализацию функций распределенной базы данных, полезных для идентификации и адресации узлов на верхних уровнях.

• Служба управления, доступа и пересылки файлов (File Transfer, Access, and Management, FTAM) — предоставляет сервис по пересылке файлов. В дополнение к классической пересылке файлов, для которой она обеспечивает многочисленные опции, FTAM также предоставляет средства по распределенному доступу к файлам в духе ОС NetWare компании Novell, Inc. или файловой системы Network File System (NFS) компании Sun Microsystems, Inc.

• Системы работы с сообщениями (message handling systems, MHS) — обеспечивают базовый транспортный механизм для приложений по обработке электронных сообщений и других приложений, которым нужен сервис типа "запомнил и переслал". Хотя они служат подобным целям, MHS здесь — это не то же самое, что MHS в ОС NetWare компании Novell.

• Протокол виртуального терминала (Virtual Terminal Protocol, УТР) — обеспечивает эмуляцию терминала. Другими словами, он позволяет компьютерной системе выглядеть для удаленной оконечной системы так, словно первая является непосредственно подключенным терминалом. С помощью VTP можно, например, выполнять задания на мэйнфреймах.

Уровень представлений Уровень 6 (представлений) эталонной модели OSI обычно представляет собой проходной протокол для информации из соседних уровней. Это позволяет осуществлять обмен между приложениями на разнородных компьютерных системах прозрачным для приложений образом.

Уровень представлений обеспечивает форматирование и преобразование кода. Форматирование кода используется для того, чтобы гарантировать приложению поступление информации для обработки, которая имела бы для него смысл. При необходимости этот уровень может выполнять перевод из одного формата данных в другой.

Уровень представлений имеет дело не только с форматами и представлением данных, он также занимается структурами данных, которые используются программами. Таким образом, уровень 6 обеспечивает организацию данных при их пересылке.

Чтобы понять, как это работает, представим, что имеются две системы. Одна использует для представления данных расширенный двоичный код обмена информацией EBCDIC, например, это может быть мэйнфрейм компании IBM, а другая — американский стандартный код обмена информацией ASCII (его используют большинство других производителей компьютеров). Если этим двум системам необходимо обменяться информацией, то нужен уровень представлений, который выполнит преобразование и осуществит перевод между двумя различными форматами.

Другой функцией, выполняемой на уровне представлений, является шифрование данных, которое применяется в тех случаях, когда необходимо защитить передаваемую информацию от приема несанкционированными получателями. Чтобы решить эту задачу, процессы и коды, находящиеся на уровне представлений, должны выполнить преобразование данных. На этом уровне существуют и другие подпрограммы, которые сжимают тексты и преобразовывают графические изображения в битовые потоки, так что они могут передаваться по сети.

Стандарты уровня представлений также определяют способы представления графических изображений. Как показано на рис. 9.2, для этих целей может использоваться формат PICT — формат изображений, применяемый для передачи графики QuickDraw между программами для компьютеров Macintosh и PowerPC. Другим форматом представлений является тэгированный формат файлов изображений TIFF, который обычно используется для растровых изображений с высоким разрешением. Следующим стандартом уровня представлений, который может использоваться для графических изображений, является стандарт, разработанный Объединенной экспертной группой по фотографии (Joint Photographic Expert Group);

в повседневном пользовании этот стандарт называют просто JPEG.

Существует другая группа стандартов уровня представлений, которая определяет представление звука и кинофрагментов. Сюда входят интерфейс электронных музыкальных инструментов MIDI (Musical Instrument Digital Interface) для цифрового представления музыки, разработанный. Экспертной группой по кинематографии стандарт MPEG, используемый для сжатия и кодирования видеороликов на компакт-дисках, хранения в оцифрованном виде и передачи со скоростями до 1,5 Мбит/с, и QuickTime — стандарт, описывающий звуковые и видеоэлементы для программ, выполняемых на компьютерах Macintosh и PowerPC.

Сеансовый уровень Протокол сеансового уровня (уровня 5) модели OSI, реализуя различные механизмы управления, преобразовывает потоки данных, формируемые четырьмя нижними уровнями, в сеансы. Эти механизмы включают учет, управление разговорным процессом (т.е.

определяется, кто и когда может говорить) и переговоры относительно параметров сеанса.

Сеансовый уровень устанавливает, управляет и завершает сеансы между приложениями. По сути, как показано на рис.9.3, сеансовый уровень координирует запросы на обслуживание и ответы, которые имеют место в процессе обмена данными между приложениями на различных хост машинах. Управление разговором во время сеанса осуществляется с помощью маркера, наличие которого обеспечивает право на выполнение обмена. Маркер может запрашиваться, и оконечные системы могут наделяться приоритетами, которые обеспечивают неравноправное использование маркера.

Транспортный уровень Транспортный уровень определяет сквозное взаимодействие приложений на хост-машинах.

Транспортные службы предоставляют четыре основных сервиса:

сегментируют приложения верхнего уровня;

• устанавливают сквозную работу;

• посылают сегменты от одной хост-машины, стоящей в одном конце цепочки • взаимодействия, к другой хост-машине, стоящей в другом конце цепочки взаимодействия;

они гарантируют надежность данных.

• Как показано на рис. 9.4, транспортный уровень, или уровень 4, предполагает, что он, посылая пакеты данных от отправителя (источника) получателю (в пункт назначения), может использовать сеть в качестве некоего "облака". "Облако" отвечает за такие вопросы, как, например, "Какой из нескольких путей является лучшим для данного маршрута?" Здесь уже видно, какую роль в этом процессе играют маршрутизаторы.

Поток данных транспортного уровня обеспечивается транспортными сервисами на всем пути от хост-машины до пункта назначения. Иногда подобные сервисы называются сквозными.

Поток данных транспортного уровня представляет собой логическое соединение между фиксированными точками сети.

Управление потоком Когда транспортный уровень посылает свои сегменты данных, он также может гарантировать целостность данных. Одним из методов для этого является так называемое управление потоком, которое позволяет избежать проблемы, связанной с ситуацией, когда хост-машина на одном конце соединения переполняет буферы хост-машины на другом конце соединения.

Переполнения могут быть серьезными проблемами, поскольку они могут приводить к потере данных.

Службы транспортного уровня также позволяют пользователям требовать надежный транспорт данных между хост-машинами и пунктами назначения. Для получения надежного транспорта данных между коммуницирующими конечными системами используются отношения с установлением соединения. Надежная транспортировка может:

• гарантировать, что отправитель будет получать подтверждение о доставке каждого сегмента;

• обеспечивать повторную отсылку любых сегментов, подтверждение о доставке которых не было получено;

• расставлять сегменты в пункте назначения в правильном порядке;

• не допускать перегрузку сети и обеспечивать управление в случае ее возникновения.

Установление соединения с одноранговой системой В эталонной модели OSI несколько приложений может коллективно использовать одно транспортное соединение. Как показано на рис. 9.5, функции транспорта реализуются посегментно. Это означает, что различные приложения могут посылать данные по принципу "первый пришел, первый получил обслуживание". Такие сегменты могут предназначаться для одного получателя или для многих.

Для того чтобы увидеть, как это работает, предположим, что по сети отправляется сообщение электронной почты с присоединенными к нему файлами. Одним из присоединенных файлов является файл, созданный текстовым редактором Microsoft Word, а второй файл — электронная таблица Excel.

При отсылке электронного почтового сообщения еще до начала передачи программное обеспечение устройства устанавливает номер порта для каждой использованной прикладной программы. Он включает дополнительные биты, с помощью которых кодируются тип сообщения, порождающая программа и используемый протокол. Когда каждое приложение, использованное в электронном почтовом сообщении, посылает сегмент потока данных, оно использует этот ранее заданный номер порта. Устройство в пункте назначения, принимая поток данных, разделяет и сортирует сегменты таким образом, что транспортный уровень может передавать данные правильному приложению на машине-получателе. В результате данные Excel-файла принимаются и читаются на устройстве в пункте назначения программой Excel, a Word-файл принимается и читается на устройстве в пункте назначения программой Word.

Пользователь транспортного уровня должен открыть сеанс с установлением соединения с одноранговой системой. Для того чтобы передача данных началась, как посылающее, так и принимающее приложение информируют свои операционные системы о том, что будет инициироваться соединение. Одна из машин посылает соответствующий вызов, который должен быть принят другой стороной. Протокольные программные модули двух операционных систем начинают общаться друг с другом, посылая по сети сообщения, чтобы проверить авторизацию передачи и подтвердить готовность обеих сторон.

После осуществления полной синхронизации говорят, что соединение установлено, и начинается передача данных. Во время передачи обе машины продолжают обмениваться информацией со своим протокольным программным обеспечением, удостоверяясь, что данные принимаются правильно.

На рис. 9.6 показано типичное соединение между посылающей и принимающей системами.

Первая квитанция представляет собой запрос на синхронизацию, вторая и третья подтверждают начальный запрос на синхронизацию и синхронизируют параметры соединения в обратном направлении. Наконец, сегмент с последней квитанцией представляет собой подтверждение, используемое для того, чтобы информировать пункт назначения о согласии обеих сторон с тем, что соединение установлено. После того как соединение установлено, начинается передача данных.

В процессе передачи данных может возникнуть перегрузка, и причин для этого две. Первая состоит в том, что быстродействующий компьютер способен генерировать трафик быстрее, чем сеть может его передавать. Вторая возникает в ситуации, когда многим компьютерам одновременно необходимо послать данные в один пункт назначения. Тогда пункт назначения может испытывать перегрузку, хотя каждый источник в отдельности проблемы не вызывает.

В тех случаях, когда дейтаграммы поступают слишком быстро и хост-машина или шлюз не успевают их обрабатывать, они временно сохраняются в памяти. Если трафик продолжается, то хост-машина или шлюз, исчерпав в конце концов свои ресурсы памяти, вынуждены отбрасывать дополнительные поступающие дейтаграммы.

Рис.9.6. Типичное соединение между посылающей и принимающей системами Чтобы не дать данным пропасть, транспортная функция может посылать отправителю индикатор "не готов". Действуя как красный сигнал светофора, этот индикатор сигнализирует отправителю о необходимости прекратить посылку данных. После того как получатель снова сможет обрабатывать дополнительные данные, он посылает транспортный индикатор "готов", который подобен зеленому сигналу светофора. Как показано на рис. 9.7, получая такой индикатор, отправитель может возобновить передачу сегментов.

Работа с окнами В наиболее общей форме надежной пересылки данных с установлением соединения пакеты данных должны доставляться принимающей стороне в том же порядке, в котором они передавались. Протокол сигнализирует о сбое, если какие-либо пакеты данных теряются, повреждаются, дублируются или принимаются в другом порядке. Базовым решением является наличие подтверждения получателя о приеме каждого сегмента данных.

Однако если отправитель вынужден ждать подтверждения после посылки каждого сегмента, то пропускная способность становится низкой. Поскольку есть определенное время с того момента, как отправитель заканчивает отсылку пакета данных, до момента завершения обработки какого либо принятого подтверждения, этот интервал используется для передачи дополнительных данных.

Количество пакетов данных, которое разрешается иметь отправителю без получения подтверждения, известно под названием окна.

Работа с окнами — это метод управления количеством информации, пересылаемой между конечными точками соединения. Некоторые протоколы измеряют информацию в терминах количества пакетов, другие, например протокол TCP/IP, измеряют информацию в количестве байтов.

На рис. 9.8 отправителем и получателем являются рабочие станции. При размере окна отправитель ждет подтверждения каждому переданному пакету данных. При размере окна отправитель может послать три пакета данных прежде, чем начнет ожидать подтверждение.

Подтверждение Надежный механизм доставки гарантирует, что поток данных, посланный от одной машины, будет доставлен по каналу передачи данных другой машине без дублирования или потери данных.

Положительное подтверждение с повторной передачей является одной из методик, гарантирующих надежную доставку потоков данных. Положительное подтверждение требует, чтобы получатель общался с источником, посылая ему назад сообщение с подтверждением после приема данных.

Отправитель регистрирует каждый отосланный им пакет и перед посылкой следующего пакета данных ждет подтверждения. В момент отсыпки сегмента отправитель также запускает таймер и повторно передает сегмент, если установленное таймером время истекает до поступления подтверждения.

На рис. 9.9 показан отправитель, который передает пакеты 1, 2 и 3. Получатель подтверждает прием пакетов, запрашивая пакет 4. Отправитель, получив подтверждение, посылает пакеты 4, 5 и 6. Если пакет 5 не прибывает в пункт назначения, получатель посылает соответствующее подтверждение с запросом о повторной отсылке пакета 5. Отправитель повторно отсылает пакет 5 и должен получить соответствующее подтверждение, чтобы продолжить передачу пакета 7.

Резюме Каждый из верхних уровней выполняет свои функции и зависит от сервисов, • предоставляемых уровнем ниже.

Все четыре верхних уровня — транспортный (уровень 4), сеансовый (уровень 5), • представлений (уровень 6) и приложений (уровень 7) — могут инкапсулировать данные в сегментах, передаваемых из одного конца соединения на другой.

Уровень приложений поддерживает коммуникационную составляющую приложения.

Уровень представлений форматирует и преобразовывает данные сетевого приложения, придавая соответствующее представление текстам, графике, изображениям, видео и звуку.

Функции сеансового уровня координируют коммуникационное взаимодействие приложений.

Транспортный уровень работает в предположении, что для отсылки пакетов данных от источника-отправителя в пункт назначения получателю он может использовать сеть в качестве "облака".

Функции надежного транспортного уровня включают:

• управление потоком;

установление соединения с одноранговой системой;

работу с окнами;

подтверждения.

Контрольные вопросы Какие уровни в эталонной модели OSI являются четырьмя верхними?

1.

Приложений, представлений сеансовый и транспортный.

A.

Приложений, сеансовый, сетевой и физический.

B.

Физический, канальный, сетевой и транспортный.

C.

Физический, сетевой, транспортный и приложений.

D.

Какой уровень эталонной модели OSI поддерживает взаимодействие между такими 2.

программами, как электронная почта, передача файлов и Web-броузеры?

Уровень приложений.

A.

Уровень представлений.

B.

Сеансовый уровень.

C.

Транспортный уровень.

D.

Какое из определений наилучшим образом описывает понятие "управление 3.

потоком"?

Метод управления ограниченной полосой пропускания.

A.

Метод синхронного соединения двух хост-машин.

B.

Метод обеспечения целостности данных.

C.

Метод проверки данных перед отсылкой на наличие вирусов.

D.

Какой из уровней эталонной модели OSI осуществляет управление потоком и 4.

восстановление после ошибки?

Уровень приложений.

A.

Уровень представлений.

B.

Транспортный уровень.

C.

Сетевой уровень.

D.

Какое из приведенных ниже определений наилучшим образом описывает процесс 5.

сегментации?

Осуществляет разбивку данных на более мелкие пакеты для более быстрой передачи.

A.

В моменты пикового трафика непрерывно осуществляет переключение хост-машин B.

из режима отсылки в режим приема.

Позволяет нескольким приложениям коллективно использовать транспортное C.

соединение.

Передает данные с уровня представлений на сетевой для кодирования и инкапсуляции.

D.

Какой из приведенных ниже механизмов управляет объемом пересылаемой из конца в 6.

конец информации и помогает в обеспечении надежности протокола TCP?

Широковещание.

A.

Работа с окнами.

B.

Восстановление после ошибки.

C.

Управление потоком.

D.

Какой уровень эталонной модели OSI может выполнять трансляцию между различными 7.

форматами данных, например между форматами ASCII и EBCDIC?

Уровень приложений.

A.

Уровень представлений.

B.

Сеансовый уровень.

C.

Транспортный уровень.

D.

Что из приведенного ниже наилучшим образом описывает функцию уровня 8.

представлений?

Устанавливает приложения, управляет ими и завершает их.

A.

Поддерживает взаимодействие таких программ, как электронная почта, передача файлов B.

и Web-броузеры.

Обеспечивает транспортный сервис на всем пути от хост-машины до пункта назначения.

C.

Выполняет трансляцию между различными форматами данных, например между D.

форматами ASCII и EBCDIC.

ASCII, шифрование, QuickTime и JPEG: для какого из уровней все они типичны?

9.

Для уровня представлений.

A.

Для транспортного уровня.

B.

Для уровня приложений.

C.

Для сеансового уровня.

D.

Какой из уровней эталонной модели OSI устанавливает связь между приложениями, 10.

управляет ею и завершает ее?

Уровень приложений.

A.

Уровень представлений.

B.

Сеансовый уровень.

C.

Транспортный уровень.

D.

Глава Протокол TCP/IP В этой главе...

• Функции уровня приложений протокола TCP/IP • Функции транспортного уровня протокола TCP/IP • Функции сетевого уровня протокола TCP/IP • Протокол ICMP • Протокол ARP • Протокол RARP • Почему протокол TCP является надежным • Почему протокол UTP является ненадежным Введение В главе 9, "Уровни приложений, представлений, сеансовый и транспортный", рассказывалось о четырех верхних уровнях эталонной модели OSI. Кроме того, в ней описывались функции и процессы, используемые на транспортном уровне для обеспечения надежной доставки данных, а также для эффективного управления трафиком. В данной главе речь пойдет о протоколе управления передачей/межсетевом протоколе (Transmission Control Protocol/Internet Protocol, TCP/IP) и его работе по обеспечению обмена данными через произвольное количество взаимосвязанных сетей Краткое описание протокола TCP/IP Группа протоколов под общим названием TCP/IP была разработана в ходе исследовательской работы, выполненной Управлением перспективных исследований и разработок министерства обороны США (DARPA). Первоначально она разрабатывалась для обеспечения связи между компьютерами внутри самого управления. В настоящее время протокол TCP/IP де-факто является стандартом для межсетевого обмена данными и играет роль транспортного протокола в сети Internet, позволяя связываться миллионам компьютеров по всему миру.

В данной книге протоколу TCP/IP уделяется основное внимание по нескольким причинам.

• Протокол TCP/IP является универсально доступным, и с большой долей вероятности он будет использоваться в работе любой вновь организуемой сети.

• Протокол TCP/IP представляет собой полезный пример для понимания работы других протоколов, так как он включает элементы, которые типичны и для других протоколов • Протокол TCP/IP важен, поскольку он используется маршрутизаторами в качестве средства конфигурирования.

Группа протоколов TCP/IP Межсетевые протоколы могут использоваться для обеспечения взаимодействия в среде произвольного количества взаимосвязанных сетей. Они одинаково хорошо подходят для обмена информацией как в локальных, так и в глобальных вычислительных сетях. Группа протоколов Internet Protocol включает спецификации не только уровней 3 и 4 (например, IP и TCP), но также и спецификации таких общеупотребительных приложений, как электронная почта, удаленный вход в систему, эмуляция терминала и передача файлов.

Как видно из рис. 10.1, структура протокола TCP/IP подобна нижним уровням эталонной модели взаимодействия открытых систем (модели OSI). Протокол TCP/IP поддерживает все стандартные протоколы физического и канального уровней.

В протоколе TCP/IP информация передается в виде последовательности дейтаграмм. Одно сообщение может передаваться как ряд дейтаграмм, которые собираются в сообщение в месте приема.

TCP/IP и уровень приложений Как показано на рис. 10.2, протоколы уровня приложений существуют для передачи файлов, электронной почты и удаленного входа в систему. На уровне приложений также поддерживается задача управления сетью.

TCP/IP и транспортный уровень Транспортный уровень выполняет две функции:

• управляет потоком, что обеспечивается механизмом скользящих окон;

• гарантирует надежность благодаря наличию порядковых номеров сегментов и подтверждений.

Как показано на рис. 10.3, на транспортном уровне существуют два протокола.

• TCP — надежный протокол с установлением соединения. Он отвечает за разбиение сообщений на сегменты, их сборку на станции в пункте назначения, повторную отсылку всего, что оказалось не полученным, и сборку сообщений из сегментов. Протокол TCP обеспечивает виртуальный канал между приложениями конечных пользователей.

Протокол дейтаграмм пользователя (User Datagram Protocol, UDP) — "ненадежный", не • ориентированный на установление соединения. Хотя протокол UDP и отвечает за передачу сообщений, на этом уровне отсутствует программное обеспечение для проверки доставки сегментов;

отсюда и определение "ненадежный".

Формат сегмента протокола TCP На рис. 10.4 показаны поля TCP-сегмента, которые определяются следующим образом.

• Порт источника — номер вызывающего порта.

• Порт назначения — номер вызываемого порта.

• Порядковый номер — номер, используемый для расположения поступающих данных в правильной последовательности.

• Номер подтверждения — следующий ожидаемый ТСР-октет.

• HLEN — количество 32-разрядных слов в заголовке.

• Зарезервированое (поле) — все биты установлены в значение 0.

• Биты кода — служебные функции (например, установка и завершение сеанса).

• Окно — количество октетов, с которым отправитель готов согласиться.

• Контрольная сумма — расчетная контрольная сумма заголовка и полей данных.

• Указатель срочных данных — указывает конец срочных данных.

• Опция — в настоящее время определена одна: максимальный размер ТСР-сегмента.

• Данные — данные протокола более высокого уровня.

Количество битов 16 16 32 32 4 6 Порт Порт Порядковый номер Номер HLEN Зарезервированное Биты источника назначения подтверждения кода 0 или 16 16 Контрольна Указатель срочных Окно Опция Данные я сумма данных Рис. 10.4 Формат ТСР-сегмента включает 12 полей Номера портов Для передачи информации на более высокие уровни как протокол TCP, так и протокол UDP используют номер порта, или так называемого сокета (рис. 10.5). Номера портов используются для отслеживания различных разговоров, одновременно ведущихся в сети.

Разработчики прикладного программного обеспечения договорились пользоваться широко известными номерами портов, определенными в документе RFC 1700. Например, любой обмен, связанный с пересылкой файлов по протоколу FTP, использует стандартный номер порта 21 (см. рис. 10.5).

Переговорам, не связанным с приложениями, имеющими общеизвестный номер порта, эти номера присваиваются произвольным образом, но при этом они выбираются из конкретного диапазона значений. Как показано в табл 10.1, эти номера портов используются в TCP сегменте в качестве адресов источника и пункта назначения.

Таблица 10.1 Зарезервированные номера портов в протоколах NCP и UDP Десятичн Ключевое Описание ый номер слово Зарезервирован 0 — He назначен 1-4 — пе Удаленный ввод заданий Эхо 7 echo Отбросить 9 discard Активные пользователи 11 users Днем 13 daytime Кто активен, или сетевая статистика 15 netstat Кавычки дня 17 quote Генератор символов 19 chargen Протокол FTP (данные) 20 ftp-data Протокол FTP 21 ftp Терминальное соединение 23 telnet Простой протокол передачи почтовых сообщений (SMTP) 25 smtp Время суток 37 time Протокол указания местонахождения ресурсов (RLP) 39 rip Сервер имен хост-машин 42 nameserver Кто?

43 nicname Сервер имен домена (DNS) 53 domain Сервер задачи начальной загрузки 67 bootps Клиент задачи начальной загрузки 68 bootpc Протокол TFTP 69 tftp Любая частная служба подключения к внешним сервисам по 75 — телефонной линии Любая частная служба удаленного ввода задания 77 — Служба определения активных клиентов в сети 79 finger Протокол сетевого времени (NTP) 123 ntp Не назначены 133-159 — Зарезервированы 160-223 — Не назначены 224-241 — Не назначены 242-255 — В протоколах TCP и UDP некоторые номера портов зарезервированы, но приложения могут быть написаны так, что не поддерживают их. Номера портов имеют следующие выделенные диапазоны значений.

• Номера меньше 255 предназначаются для приложений общего пользования.

• Номера от 255 до 1023 отданы компаниям для продаваемых приложений.

• Использование номеров более 1023 не регламентируется.

Конечная система использует номер порта для выбора соответствующего приложения. Как показано на рис. 10.6, номер порта источника происхождения — обычно это какой-нибудь номер больше 1023 — присваивается динамически хост-машиной отправителя.

Открытое с трехсторонним TCP-соединение квитированием Для установления или инициализации соединения как бы два протокола TCP используют не сам TCP, а процессы или конечные станции, и должны синхронизировать начальные порядковые номера (ISN) сегментов друг друга для данного соединения. Порядковые номера используются для того, чтобы отслеживать последовательность обмена и гарантировать отсутствие потерянных фрагментов данных, которые требуют для пересылки нескольких пакетов. Начальный порядковый номер представляет собой стартовый номер, используемый при установлении TCP-соединения. Об мен начальными порядковыми номерами в процессе выполнения последовательности установления соединения гарантирует возможность восстановления потерянных данных, если в будущем возникнут проблемы.

Синхронизация выполняется путем обмена сегментами, несущими номера ISN и управляющий бит, называемый SYN (от английского synchronize — синхронизировать). (Сегменты, содержащие бит SYN, тоже называются SYN.) Для успешного соединения требуется наличие подходящего механизма выбора начального порядкового номера и слегка запуганный процесс квитирования, который обеспечивает обмен значениями ISN.

Процесс синхронизации требует, чтобы каждая сторона послала свой номер ISN и получила потверждение и ISN от другой стороны соединения. Каждая сторона должна принимать ISN от другой стороны и посылать положительное подтверждение (АСК) в определенном порядке, который описан в следующей последовательности шагов.

1. А > В SYN — мой порядковый номер X.

2. А < В АСК — твой порядковый номер X.

3. А < В SYN — мой порядковый номер Y.

4. А > В АСК — твой порядковый номер Y.

Так как второй и третий шаги могут объединяться в одном сообщении, то такой обмен называется открытым с трехсторонним квитированием (three-way handshake/open). Как показано на рис. 10.7, обе стороны соединения синхронизируются, выполняя последовательность открытого соединения с трехсторонним квитированием.

Эта последовательность похожа на разговор двух людей. Первый хочет поговорить со вторым и говорит: "Я бы хотел с вами поговорить" (SYN). Второй отвечает: "Хорошо, я хочу с вами говорить" (SYN, ACK). Тогда первый говорит: "Прекрасно, давайте поговорим" (АСК).

Трехстороннее квитирование необходимо, поскольку порядковые номера не привязываются к глобальным часам сети и протоколы TCP могут использовать различные механизмы для выбора номера ISN. У приемника первого сегмента SYN нет способа узнать, не был ли этот сегмент старым задержавшимся, если он не помнит последний порядковый номер, использованный в соединении, что не всегда возможно, и поэтому он должен попросить отправителя верифицировать этот сегмент SYN.

В этот момент времени любая из сторон либо может начать обмен данными, либо разорвать связь, поскольку протокол TCP является методом одноранговой (равноправной) связи.

Простое подтверждение и работа с окнами в протоколе TCP Размером окна называют количество сегментов, которое может быть передано в процессе ожидания подтверждения. После того как хост-машина передаст определяемое размером окна количество сегментов, она должна будет получить подтверждение и только потом сможет послать какие-либо другие сообщения.

Размер окна определяет объем данных, который может принять принимающая станция за один раз. Если размер окна равен 1, подтверждаться должен каждый сегмент, и только после этого передается следующий. Это приводит к неэффективному использованию хост-машиной полосы пропускания.

Целью введения механизма окон является улучшение управления потоком И надежности. К сожалению, и это видно из рис. 10.8, при размере окна, равном 1, наблюдается неэффективное использование полосы пропускания.

Скользящие окна в протоколе TCP Для регулирования потока данных между устройствами в протоколе TCP используется механизм управления потоком. Принимающий протокол TCP сообщает посылающему протоколу TCP размер окна. Этот размер задает количество байтов, начиная с номера подтверждения, которое принимающий TCP готов принять на текущий момент (рис. 10.9).

В протоколе TCP используются ожидательные подтверждения, означающие, что номер подтверждения соответствует октету, ожидаемому следующим. Слово "скользящее" в термине скользящее окно отражает тот факт, что размер окна согласуется динамически во время TCP-сеанса. Использование скользящего окна приводит к более эффективному использованию хост-машиной полосы пропускания, поскольку больший размер окна позволяет передавать больший объем данных, откладывая момент получения подтверждения.

Порядковые номера и номера подтверждений в протоколе TCP Протокол TCP обеспечивает организацию последовательности сегментов, которую предваряет подтверждение с номером, определяющим точку отсчета. Перед передачей каждая дейтаграмма нумеруется. На принимающей станции протокол TCP собирает сегменты в полное сообщение. Если какой-либо порядковый номер в последовательности теряется, то сегмент с этим номером передается повторно. Кроме того, если через заданный период времени сегмент не получает свое подтверждение, то он тоже передается повторно.

Порядковые номера и номера подтверждений являются направленными. Это означает, что связь осуществляется в обоих направлениях. На рис. 10.10 показан обмен, происходящий в одном направлении. Номер в последовательности и номер подтверждения определяются отправителем, показанным слева. Кроме того, протокол TCP предоставляет возможность полной дуплексной связи. Как следствие, подтверждения гарантируют надежность.

Формат сегмента в протоколе UDP Протокол UDP не использует окна или подтверждения. Надежность могут обеспечить протоколы уровня приложений. Протокол UDP был спроектирован для приложений, которые не нуждаются в сборке последовательностей сегментов.

К протоколам, которые используют UDP, относятся TFTP, SNMP, сетевая файловая система (NFS) и система имен домена (DNS). Как видно из рис. 10.11, размер заголовка в протоколе UDP относительно небольшой.

TCP/IP и межсетевой уровень Межсетевой уровень в иерархической структуре протокола TCP/IP соответствует сетевому уровню модели OSI. Каждый из этих уровней несет ответственность за прохождение пакетов по взаимосвязанным сетям, используя при этом программную адресацию.

Как показано на рис. 10.12, на межсетевом уровне протокола TCP/IP (который соответствует сетевому уровню модели OSI) функционирует несколько протоколов.

• Протокол IP, который обеспечивает маршрутизацию дейтаграмм с минимальными затратами на доставку и без установления соединения. Его не интересует содержание дейтаграмм, вместо этого он занимается поиском способа перемещения дейтаграмм в пункт назначения.

• Межсетевой протокол управляющих сообщений (Internet Control Message Protocol, ICMP), который обеспечивает возможности по управлению и передаче сообщений.

• Протокол преобразования адреса (Address Resolution Protocol, ARP), определяющий канальный адрес по известному IP-адресу.

• Протокол обратного преобразования адреса (Reverse Address Resolution Protocol, RARP), определяющий сетевые адреса по известным канальным адресам.

IР-дейтаграмма На рис. 10.13 изображен формат IP-дейтаграммы, которая содержит IP-заголовок и данные, окруженные с одной стороны заголовком уровня управления доступом к среде (MAC), а с другой — концевым завершителем МАС-уровня.

Количество битов 4 4 8 16 16 3 13 Метка Тип Общая Смещение идентифика Флаги VERS HLEN TTL сервиса длина фрагмента ции 8 16 32 32 var Протокол Контрольная IP опции Данные IP-адрес IP-адрес сумма отправителя получателя заголовка Рис. 10.13 Из-за поля IP-опций заголовок протокола IP имеет переменную длину Определения полей внутри этой IP-дейтаграммы выглядят следующим образом.

• VERS — номер версии.

• HLEN — длина заголовка в 32-разрядных словах.

• Тип сервиса — как дейтаграмма должна обрабатываться.

• Общая длина — общая длина (заголовок плюс данные).

• Метка идентификации, флаги и смещение фрагмента — обеспечивают фрагментацию дейтаграмм с целью обеспечения возможности подстройки под различные размеры максимального блока передачи (MTU) в сети Internet.

• TTL — поле времени жизни (Time To Live) пакета с обратным отсчетом. Каждая станция должна уменьшать значение этого поля на единицу или на то количество секунд, которое было ею потрачено на пакет. При достижении счетчиком нулевого значения время жизни пакета истекает, и он уничтожается. Этот параметр времени жизни не дает пакетам бесконечно путешествовать по сети Internet в поисках несуществующих пунктов назначения.

• Протокол — протокол более высокого уровня (уровня 4), который посылает дейтаграмму. Поле протокола определяет протокол уровня 4, который переносится внутри IP-дейтаграммы. Хотя большинство IP-трафика пользуется протоколом TCP, протокол IP могут использовать и другие протоколы. Каждый IP-заголовок должен идентифицировать для дейтаграммы протокол уровня 4 в пункте назначения. Как показано на рис. 10.14, протоколы транспортного уровня представляются заданными номерами, подобно тому, как это используется в случае номеров портов. Номер протокола и указывается в поле IP-дейтаграммы Протокол.

• Контрольная сумма заголовка — контроль целостности заголовка.

• IP-адрес отправителя и IP-адрес получателя — 32-разрядные IP-адреса, идентифицирующие конечные устройства, участвующие в обмене.

• IP опции — защита, тестирование и отладка в сети и другие функции.

Протокол ICMP Протокол ICMP работает на всех хост-машинах, использующих протокол TCP/IP.

Сообщения этого протокола переносятся внутри IP-дейтаграмм и используются для посылки управляющих сообщений и сообщений об ошибках.

В протоколе ICMP используются следующие фиксированные типы сообщений (некоторые из которых приведены на рис. 10.15).

• Пункт назначения недостижим.

• Время истекло.

• Проблемы с параметром.

• Гашение отправителя.

• Перенаправление.

• Эхо-запрос.

• Эхо-ответ.

• Запрос временной метки.

• Ответ на запрос временной метки.

• Информационный запрос.

• Информационный ответ.

• Запрос адреса.

• Ответ на запрос адреса.

Существуют и другие типы сообщений, которые не включены в данный перечень.

Проверка пункта назначения с помощью протокола ICMP Если маршрутизатор получает пакет, который не может быть доставлен в конечный пункт назначения, то он посылает отправителю ICMP-сообщение "Пункт назначения недостижим". Но сначала он пошлет маршрутизатору-получателю эхо-запрос. Как показано на рис. 10.16 и 10.17, сообщение может быть не доставлено из-за того, что маршрут к пункту назначения неизвестен, а эхо-ответ представляет собой успешный ответ на выдачу команды ping. Однако результатом выполнения этой команды могут быть и другие сообщения, например сообщение о недостижимости или сообщение об окончании времени ожидания.

Протокол ARP Протокол ARP используется для преобразования или отображения известного IP-адреса на подуровневый МАС-адрес, чтобы обеспечить взаимодействие в среде передачи данных с множественным доступом, например Ethernet. Чтобы определить адрес пункта назначения дейтаграммы, сначала проверяется ARP-таблица, находящаяся в кэш-памяти. Если адрес в таблице отсутствует, то тогда протокол ARP, пытаясь найти станцию-получатель, генерирует широковещательный запрос. Широковещательный запрос принимает каждая станция, находящаяся в сети.

Термин локальное преобразование адреса используется для описания процедуры преобразования адреса, когда запрашивающая хост-машина и хост-машина в пункте назначения вместе используют одну и ту же среду передачи данных или провод. Как показано на рис. 10.18, перед выдачей ARP запроса выполняется сверка с подсетевой маской. В случае, показанном на рис. 10.18, маска свидетельствует о том, что узлы находятся в одной подсети.

Протокол RARP Работа протокола RARP основана на наличии RARP-сервера с заполненной таблицей или других средств, отвечающих на RARP-запросы (рис. 10.19). В локальном сегменте протокол RARP может использоваться для инициации последовательности удаленной загрузки операционной системы.

Резюме • Структура группы протоколов TCP/IP соответствует нижним уровням эталонной модели OSI и имеет следующие компоненты.

Протоколы, поддерживающие передачу файлов, электронную почту, удаленный вход в систему и другие приложения.

Надежный и ненадежный транспорт.

Доставка дейтаграмм без установления соединения на сетевом уровне.

• Протоколы уровня приложений существуют для передачи файлов, электронной почты и удаленного доступа к системе. На уровне приложений также поддерживается управление сетью.

• Транспортный уровень выполняет две функции.

Управление потоком, которое обеспечивается за счет использования механизма скользящих окон.

Обеспечение надежности, которая достигается благодаря наличию порядковых номеров и подтверждений.

• Межсетевой уровень протокола TCP/IP соответствует сетевому уровню модели OSI.

• Протокол ICMP обеспечивает реализацию функций управления и передачи сообщений на сетевом уровне. Этот протокол работает на всех хост-машинах, использующих протокол TCP/IP.

• Протокол ARP используется для преобразования или отображения известного IP-адреса на подуровневый МАС-адрес. Это необходимо, чтобы обеспечить взаимодействие в среде передачи данных с множественным доступом, например Ethernet.

• Работа протокола RARP основана на наличии RARP-сервера с заполненной таблицей или других средств, отвечающих на RARP-запросы.

Контрольные вопросы Какое из приведенных ниже определений наилучшим образом описывает протокол 1.

TCP/IP?

Группа протоколов, которая может использоваться для организации взаимодействия A.

произвольного количества взаимосвязанных сетей.

Группа протоколов, которая позволяет подключать локальные сети к глобальным.

B.

С. Группа протоколов, которая позволяет передавать данные через большое количество сетей.

Группа протоколов, которая позволяет взаимосвязанным сетям коллективно использовать D.

различные устройства.

Какое из приведенных ниже определений лучше всего описывает цель этажерочных 2.

структур протоколов группы TCP/IP?

Точно соответствуют верхним уровням модели OSI.

A.

Поддерживают все стандартные протоколы физического и канального уровней.

B.

Передают информацию в виде последовательности дейтаграмм.

C.

В месте приема выполняют сборку дейтаграмм в полные сообщения.

D.

Какой из следующих протоколов относится к транспортному уровню?

3.

A. UCP.

B. UDP.

ТОР.

C.

D. TCP.

Для чего нужны номера портов?

4.

Они отслеживают различные переговоры, одновременно ведущиеся в сети.

A.

Системы-отправители используют их для сохранения организации сеанса и для выбора B.

нужного приложения.

Конечные системы используют их для динамического приписывания конечных C.

пользователей к конкретному сеансу в зависимости от используемого ими приложения.

Системы-отправители генерируют их для прогнозирования адресов пунктов назначения.

D.

Зачем в протоколе TCP используются открытые соединения с трехсторонним 5.

квитированием?

Для восстановления данных, если потом возникнут проблемы.

A.

Для определения объема информации, который принимающая станция может принять за B.

один раз.

Для эффективного использования пользователями полосы пропускания.

C.

Для преобразования двоичных ответов на команду ping в информацию для более D.

высоких уровней модели OSI.

Какова роль скользящего окна в протоколе TCP?

6.

Оно делает окно большим, поэтому за один раз может проходить больший объем A.

данных, что приводит к более эффективному использованию полосы пропускания.

При приеме данных размер окна регулируется для каждого раздела дейтаграммы, что B.

приводит к более эффективному использованию полосы пропускания.

Оно позволяет во время TCP-сеанса динамически согласовывать размер окна, что приводит C.

к более эффективному использованию полосы пропускания.

Оно ограничивает объем поступающих данных, так что каждый сегмент должен D.

посылаться по одному, что приводит к неэффективному использованию полосы пропускания.

Какие протоколы использует протокол UDP для обеспечения надежности?

7.

Протоколы сетевого уровня.

A.

Протоколы уровня приложений.

B.

Межсетевые протоколы.

C.

Протоколы управления передачей.

D.

Зачем нужна проверка, выполняемая протоколом ICMP?

8.

Чтобы выяснить, достигают ли сообщения пункта назначения, и если нет — для A.

определения возможных причин этого.

Для проверки полноты мониторинга всех действий в сети.

B.

Для определения соответствия настройки сети модели.

C.

Чтобы определить, находится сеть в режиме управления или в пользовательском D.

режиме.

Если предположить, что МАС-адреса нет в ARP-таблице, то как отправитель находит 9.

МАС-адрес пункта назначения?

Сверяется с таблицей маршрутизации.

A.

В поисках адреса посылает сообщение по всем адресам.

B.

Посылает широковещательное сообщение по всей локальной сети.

C.

Посылает широковещательное сообщение по всей сети.

D.

Какое из приведенных ниже определений лучше всего описывает смысл параметра 10.

"размер окна"?

Максимальный размер окна, с которым может работать программное обеспечение, A.

сохраняя достаточно высокую скорость обработки.

Количество сообщений, которое может передаваться в процессе ожидания B.

подтверждения.

Размер окна в пиках (1 пика равна 1/12 пункта, или 1/6 дюйма. — Прим персе), который C.

должен быть установлен заранее, чтобы данные могли быть отосланы.

Размер окна, открытого на экране монитора, которое не всегда совпадает с размером D.

экрана.

Глава Сетевой уровень и маршрутизация В этой главе • Идентификация составных частей сетевого адреса • Маршрутизация с использованием метода вектора расстояния • Маршрутизация с учетом состояния канала связи • Гибридная маршрутизация • Сравнение процессов, используемых маршрутизаторами для актуализации таблиц маршрутизации, и проблем и их решений при обновлении информации в маршрутизаторах после изменений в топологии сети.

Введение В главе 10, "Протокол TCP/IP", рассказывалось о протоколе управления передачей/межсетевом протоколе (TCP/IP) и его работе при обеспечении обмена информацией во взаимосвязанных сетях.

В данной главе будут описываться применение маршрутизаторов и их работа при выполнении ключевых функций сетевого уровня (уровня 3) эталонной моде-Ели взаимодействия открытых систем (модели OSI) Кроме того, здесь будет объяснена разница между протоколами маршрутизации и маршрутизируемыми протоколами, а также показан способ, которым пользуются маршрутизаторы для прослеживания расстояния между узлами Наконец, будут описаны подходы на основе вектора расстояния, учета состояния канала связи и гибридный, и как каждый из них решает общие проблемы маршрутизации.

Маршрутизаторы Cisco Маршрутизаторы представляют собой устройства, которые реализуют сетевой сервис Они обеспечивают интерфейсы для широкого диапазона каналов связи и подсетей и с самым широким диапазоном скоростей Поскольку маршрутизаторы являются активными и интеллектуальными узлами сети, то они могут принимать участие в управлении сетью. Управление сетями достигается за счет обеспечения динамического контроля ресурсов и поддержки целей и задач сети, которые включают возможность установления связи, надежность в работе, управленческий контроль и гибкость В дополнение к базовым функциям коммутирования и маршрутизации маршрутизаторы также обеспечивают реализацию и других самоценных характеристик, которые помогают улучшить стоимостную эффективность сети К таким характеристикам относятся выстраивание последовательности прохождения трафика на основе приоритетов и его фильтрация.

Обычно маршрутизаторы требуются для поддержки множества протокольных групп, каждая из которых имеет свой собственный протокол маршрутизации, и для обеспечения параллельной работы таких различных сред. На практике маршрутизаторы также имеют функции, которые позволяют создавать мостовые соединения, и, кроме того, могут играть роль усеченной формы концентратора. В данной главе будет рассказано об операциях и методиках конфигурирования маршрутизаторов Cisco на работу с протоколами и многими средами передачи данных (рис. 11.1).

Основные характеристики сетевого уровня Сетевой уровень для сетей играет роль интерфейсов и обеспечивает своему пользователю, транспортному уровню, сервис по наилучшей сквозной доставке пакетов. Сетевой уровень пересылает пакеты из сети источника в сеть пункта назначения.

В данном разделе объясняется общая работа сетевого уровня, включая то, как он определяет выбранный путь до пункта назначения и сообщает о нем, как работают и чем отличаются схемы адресации протоколов и как функционируют протоколы маршрутизации.

Определение пути сетевым уровнем Каким путем должен пойти трафик через сети Этот выбор пути происходит на сетевом уровне.

Функция выбора пути позволяет маршрутизатору оценивать имеющиеся пути до пункта назначения и устанавливать наилучший в этом плане метод обработки пакетов.

Оценивая возможные пути, протоколы маршрутизации используют информацию о топологии сетей. Эта информация может конфигурироваться сетевым администратором или собираться посредством динамических процессов, исполняемых в сети.

Сетевой уровень для сетей играет роль интерфейсов и обеспечивает своему пользователю, транспортному уровню, сервис по наилучшей сквозной доставке пакетов. Сетевой уровень пересылает пакеты из сети-источника в сеть пункта назначения на основе таблицы IP маршрутизации.

После того как маршрутизатор определит, какой путь использовать, он может переходить к коммутированию пакета: принимая пакет, полученный через один интерфейс, и перенаправляя его на другой интерфейс или порт, который соответствует наилучшему пути к пункту назначения пакета.

Путь коммуникации Чтобы иметь практическую ценность, сеть должна непротиворечивым образом показывать пути, имеющиеся между маршрутизаторами. Как показано на рис. 112, каждая связь между маршрутизаторами имеет номер, который маршрутизаторы используют в качестве адреса. Эти адреса должны нести в себе информацию, которая может быть использована в процессе маршрутизации. Это означает, что адрес должен содержать информацию о пути соединений сред передачи данных, которую процесс маршрутизации будет использовать для пересылки пакетов от отправителя в конечный пункт назначения.

Используя эти адреса, сетевой уровень может обеспечить организацию релейного соединения, которое будет связывать независимые сети. Непротиворечивость адресов уровня 3 во всем многосетевом комплексе также улучшает использование полосы пропускания, исключая необходимость в широковещательных рассылках. Широковещательные рассылки приводят к накладным расходам в виде ненужных процессов и напрасно расходуют мощности устройств или каналов связи, которым вовсе не надо принимать эти широковещательные рассылки.

Благодаря использованию непротиворечивой сквозной адресации для представления пути соединений сред передачи данных сетевой уровень может находить путь до пункта назначения без ненужной загрузки устройств или каналов связи многосетевого комплекса широковещательными рассылками.

Адресация: сеть и хост-машина Сетевой адрес состоит из сетевой части и части хост-машины, которые используются маршрутизатором в "облаке" сети. Обе они нужны для доставки пакетов от отправителя получателю.

Сетевой адрес используется маршрутизатором для идентификации сети отправителя или получателя пакета внутри сетевого комплекса. На рис. 11.3 показаны три номера сетей: 1,1 2. и 3.1, исходящих из маршрутизатора.

Для некоторых протоколов сетевого уровня эти отношения задаются администратором сети, который назначает сетевые адреса в соответствии с планом адресации сетевого комплекса. Для других же протоколов сетевого уровня назначение адресов яв-| ляется частично или полностью динамическим.

Большинство схем адресации в сетевых протоколах использует некоторую форму адреса хост-машины или узла. На рис. 11.3 показаны три хост-машины, использующие номер сети 1.

Маршрутизация с использованием сетевых адресов В общем случае маршрутизаторы передают пакет по эстафете из одного канала связи : другой.

Чтобы осуществить такую эстафетную передачу, маршрутизаторы используют, основные функции: функцию определения пути и функцию коммутации.

На рис. 11.4 показано, как маршрутизаторы используют адресацию для реализации своих функций маршрутизации и коммутации. Сетевая часть адреса используется для осуществления выбора пути, а узловая часть адреса говорит о порте маршрутизатора" по пути следования.

Маршрутизатор отвечает за передачу пакета в следующую сеть по пути следования. Сетевая часть адреса используется маршрутизатором для выбора пути.

Функция коммутирования позволяет маршрутизатору принимать пакет на один интерфейс и переправлять его на другой. Функция определения пути позволяет маршрутизатору выбрать наиболее подходящий интерфейс для переадресации пакета. Узловая часть адреса говорит о конкретном порте маршрутизатора, который имеет выход на соседний маршрутизатор в выбранном направлении.

Протоколы маршрутизации и маршрутизируемые протоколы Очень часто путают похожие термины протокол маршрутизации (routing protocol) и маршрутизируемый протокол (routed protocol) (рис. 11.5). Некоторые разъяснения по этому поводу приведены ниже.

• Маршрутизируемый протокол — любой сетевой протокол, который обеспечивает в адресе сетевого уровня достаточно информации, чтобы позволить передать пакет от одной хост-машины к другой на основе принятой схемы адресации. Маршрутизируемый протокол определяет формат и назначение полей внутри пакета. В общем случае пакеты переносятся от одной конечной системы к другой. Примером маршрутизируемого протокола является межсетевой протокол IP.

• Протокол маршрутизации — поддерживает маршрутизируемый протокол за счет предоставления механизмов коллективного использования маршрутной информации.

Сообщения протокола маршрутизации циркулируют между маршрутизатора ми. Протокол маршрутизации позволяет маршрутизаторам обмениваться информацией с другими маршрутизаторами с целью актуализации и ведения таблиц. При мерами протоколов маршрутизации являются протокол маршрутной информации (RIP), протокол внутренней маршрутизации между шлюзами (IGRP), усовершенствованный протокол внутренней маршрутизации между шлюзами (EIGRP) и протокол маршрутизации с выбором кратчайшего пути (OSPF).

Операции, выполняемые протоколом сетевого уровня Когда приложению, исполняемому на хост-машине, необходимо послать пакет в пункт назначения, находящийся в другой сети, на один из интерфейсов маршрутизатора принимается кадр канального уровня. Сетевой уровень проверяет заголовок и определяет сеть пункта назначения, а затем сверяется с таблицей маршрутизации, которая связывает сети с работающими на выход интерфейсами (рис. 11.6).

Пакет снова инкапсулируется в кадр канального уровня для выбранного интерфейса и ставится в очередь для доставки на следующий переход по пути следования.

Такой процесс повторяется каждый раз, когда пакет коммутируется следующим маршрутизатором. На маршрутизаторе, соединенном с сетью, в которой находится хост-машина получателя, пакет инкапсулируется в кадр канального уровня ЛВС пункта назначения и доставляется хост-машине получателя.

Многопротокольная маршрутизация Маршрутизаторы способны поддерживать несколько независимых протоколов маршрутизации и вести таблицы маршрутизации для нескольких маршрутизируемых протоколов одновременно. Эта их способность позволяет маршрутизатору доставлять пакеты нескольких маршрутизируемых протоколов по одним и тем же каналам передачи данных (рис.

11.7).

Статические и динамические маршруты Статическая информация администрируется вручную. Сетевой администратор вводит ее в конфигурацию маршрутизатора. Если изменение в топологии сети требует актуализации статической информации, то администратор сети должен вручную обновить соответствующую запись о статическом маршруте.

Динамическая информация работает по-другому. После ввода администратором сети команд, запускающих функцию динамической маршрутизации, сведения о маршрутах обновляются процессом маршрутизации автоматически сразу после поступления из сети новой информации. Изменения в динамически получаемой информации распространяются между маршутизаторами как часть процесса актуализации данных.

Пример статического маршрута Статическая маршрутизация имеет несколько полезных применений, которые связаны с привлечением специальных знаний администратора сети о сетевой топологии. Одним из таких применений является защита в сети. Динамическая маршрутизация раскрывает все, что известно о сети. Однако по причинам безопасности может понадобиться скрыть некоторые части сети.

Статическая маршрутизация позволяет администратору сетевого комплекса задавать те сведения, которые могут сообщаться о закрытых частях сети.

Статический маршрут к сети также достаточен в том случае, если сеть доступна только по одному пути. Такой тип участка сетевого комплекса называется тупиковой сетью.

Конфигурирование статического маршрута к тупиковой сети исключает накладные расходы, связанные с динамической маршрутизацией (рис. 11.8).

Пример маршрута по умолчанию На рис. 11.9 показано применение маршрута по умолчанию— записи в таблице маршрутизации, которая используется для направления кадров, которые не имеют в таблице маршрутизации явно указанного следующего перехода. Маршруты по умолчанию могут устанавливаться как результат статического конфигурирования, выполняемого администратором.

В этом примере маршрутизаторы компании X знают только о топологии сети этой компании, но ничего не знают о других сетях. Вообще говоря, содержание сведений обо всех других сетевых комплексах, доступных через сеть Internet, излишне и неразумно, если не невозможно.

Вместо сведений о каждой конкретной сети каждому маршрутизатору компании X сообщается маршрут по умолчанию, с помощью которого он может добраться до любого неизвестного пункта назначения, направляя пакет в сеть Internet.

Адаптация к изменениям топологии Показанная на рис. 11.10 сеть по-разному адаптируется к изменениям в топологии, в зависимости от того, используется статическая или динамическая информация.

Статическая маршрутизация позволяет маршрутизаторам правильно направлять пакет от сети к сети. Маршрутизатор просматривает свою таблицу маршрутизации и, следуя содержащимся там статическим данным, ретранслирует пакет маршрутизатору D. Маршрутизатор D делает то же самое и ретранслирует пакет маршрутизатору С. Маршрутизатор С доставляет пакет хост-машине получателя.

Но что произойдет, если путь между маршрутизаторами А и D становится непроходимым? Ясно, что маршрутизатор А не сможет ретранслировать пакет маршрутизатору D по статическому маршруту. Связь с сетью пункта назначения будет невозможна до тех пор, пока маршрутизатор А не будет реконфигурирован на ретрансляцию пакетов маршрутизатору В.

Динамическая маршрутизация обеспечивает более гибкое и автоматическое поведение. В соответствии с таблицей маршрутизации, генерируемой маршрутизатором А, пакет может достичь своего пункта назначения по предпочтительному маршруту через маршрутизатор D. Однако к пункту назначения возможен и другой путь через маршрутизатор В. Когда маршрутизатор А узнает, что канал на маршрутизатор D нарушен, он перестраивает свою таблицу маршрутизации, делая предпочтительным путь к пункту назначения через маршрутизатор В, а маршрутизаторы продолжают слать пакеты по этому каналу связи.

Когда путь между маршрутизаторами А и D восстанавливается, маршрутизатор А может снова изменить свою таблицу маршрутизации и указать предпочтительным путь к сети пункта назначения против часовой стрелки через маршрутизаторы D и С.

Протоколы динамической маршрутизации могут также перенаправлять трафик между различными путями в сети.

Операции динамической маршрутизации Успех динамической маршрутизации зависит от двух основных функций маршрутизатора.

• Ведение таблицы маршрутизации.

• Своевременное распространение информации — в виде пакетов актуализации — среди других маршрутизаторов (рис. 11.11).

В обеспечении коллективного пользования информацией о маршрутах динамическая маршрутизация полагается на протокол маршрутизации. Протокол маршрутизации определяет набор правил, используемых маршрутизатором при его общении с соседними маршрутизаторами.

Например, протокол маршрутизации описывает следующее:

• как посылаются пакеты актуализации;

• какие сведения содержатся в таких пакетах актуализации;

• когда следует посылать эту информацию;

• как определять получателей этих пакетов актуализации.

Представление расстояния с помощью метрики Когда алгоритм маршрутизации обновляет таблицу маршрутизации, его главной целью является определение наилучшей информации для включения в таблицу. Каждый алгоритм маршрутизации интерпретирует понятие наилучшая по-своему. Для каждого пути в сети алгоритм генерирует число, называемое метрикой. Как правило, чем меньше величина этого числа, тем лучше путь (рис 11.12).

Метрики могут рассчитываться на основе одной характеристики пути. Объединяя несколько характеристик, можно рассчитывать и более сложные метрики. Как показано на рис. 11.13, при вычислении значения метрики используется несколько характеристик пути.

Наиболее общеупотребительными метриками, используемыми маршрутизаторами, являются следующие.

• Количество переходов — количество маршрутизаторов, которые должен пройти пакет, чтобы дойти до получателя. Чем меньше количество переходов, тем лучше путь. Для обозначения суммы переходов до пункта назначения используется термин длина пути.

• Полоса пропускания — пропускная способность канала передачи данных. Например, для арендуемой линии 64 Кбит/с обычно предпочтительным является канал типа Т1 с полосой пропускания 1,544 Мбит/с.

• Задержка — продолжительность времени, требующегося для перемещения пакета от отправителя получателю.

• Нагрузка — объем действий, выполняемый сетевым ресурсом, например маршрутизатором или каналом.

• Надежность — темп возникновения ошибок в каждом сетевом канале.

• Тики — задержка в канале передачи данных, определяемая в машинных тактах IBM-подобного ПК (приблизительно 55 миллисекунд).

• Стоимость — произвольное значение, обычно основанное на величине полосы пропускания, денежной стоимости или результате других измерений, которое назначается сетевым администратором.

Протоколы маршрутизации Большинство алгоритмов маршрутизации можно свести к трем основным алгоритмам.

• Подход на основе маршрутизации по вектору расстояния, в соответствии с которым определяются направление (вектор) и расстояние до каждого канала в сети.

• Подход на основе оценки состояния канала (также называемый выбором наикратчайшего пути), при котором воссоздается точная топология всей сети (или по крайней мере той части, где размещается маршрутизатор).

• Гибридный подход, объединяющий аспекты алгоритмов с определением вектора расстояния и оценки состояния канала.

В последующих разделах рассматриваются процедуры этих алгоритмов маршрутизации и проблемы, связанные с каждым из них, а также описаны методики минимизации этих проблем.

Алгоритм маршрутизации является основой динамической маршрутизации. Как только вследствие роста, реконфигурирования или отказа изменяется топология сети, база знаний о сети должна изменяться тоже;

это прерывает маршрутизацию.

Необходимо, чтобы знания отражали точное и непротиворечивое представление о новой топологии. В том случае, когда все маршрутизаторы используют непротиворечивое представление топологии сети, имеет место сходимость. Говорят, что сетевой комплекс сошелся, когда все имеющиеся в нем маршрутизаторы работают с одной и той же информацией. Процесс и время, требующиеся для возобновления сходимости маршрутизаторов, меняются в зависимости от протокола маршрутизации. Для сети желательно обладать свойством быстрой сходимости, поскольку это уменьшает время, когда маршрутизаторы используют для принятия решений о выборе маршрута устаревшие знания, и эти решения могут быть неправильными, расточительными по вре мени или и теми и другими одновременно.

Алгоритмы маршрутизации по вектору расстояния Алгоритмы маршрутизации на основе вектора расстояния (также известные под названием алгоритмы Беллмана—Форда (Bellman-Ford algorithms)) предусматривают периодическую передачу копий таблицы маршрутизации от одного маршрутизатора другому. Регулярно посылаемые между маршрутизаторами пакеты актуализации сообщают обо всех изменениях топологии.

Каждый маршрутизатор получает таблицу маршрутизации от своего соседа. Например, на рис. 11.15 маршрутизатор В получает информацию от маршрутизатора А. Маршрутизатор В добавляет величину, отражающую вектор расстояния (скажем, количество переходов), которая увеличивает вектор расстояния, и затем передает таблицу маршрутизации своему соседу — маршрутизатору С. Такой же процесс пошагово выполняется между соседними маршрутизаторами во всех направлениях.

Подобным образом алгоритм аккумулирует сетевые расстояния и поэтому способен поддерживать базу данных информации о топологии сети. Однако алгоритмы на основе вектора расстояния не позволяют маршрутизатору знать точную топологию всего сетевого комплекса.

Алгоритм маршрутизации по вектору расстояния и исследование сети Каждый маршрутизатор, использующий алгоритм маршрутизации по вектору расстояния, начинает с идентификации или исследования своих соседей. Как показано на рис. 11.16, порт к каждой непосредственно подключенной сети имеет расстояние 0.

Продолжая процесс исследования векторов расстояния в сети, маршрутизаторы как бы открывают наилучший путь до сети пункта назначения на основе информации от каждого соседа.

Например, маршрутизатор А узнает о других сетях, основываясь на информации, которую он получает от маршрутизатора В. Каждая запись в таблице маршрутизации об этих других сетях имеет кумулятивное значение вектора расстояния, показывающее, насколько далеко эта сеть находится в данном направлении.

Алгоритм маршрутизации по вектору расстояния и изменения топологии При изменении топологии сети, использующей протокол на основе вектора расстояния, таблицы маршрутизации должны быть обновлены Аналогично процессу исследования сети, обновление содержания таблиц маршрутизации из-за изменения топологии происходит шаг за шагом от одного маршрутизатора к другому (рис. 11.17).

Алгоритмы с вектором расстояния заставляют каждый маршрутизатор отсылать всю таблицу маршрутизации каждому своему непосредственному соседу. Таблицы маршрутизации, генерируемые в рамках метода вектора расстояния, содержат информацию об общей стоимости пути (определяемой его метрикой) и логический адрес первого маршрутизатора, стоящего на пути к каждой известной ему сети.

Проблема: маршрутизация по замкнутому кругу Явление маршрутизации по замкнутому кругу может возникать в тех случаях, когда плохая сходимость сети на новой конфигурации вызывает наличие противоречивых записей о маршрутах. Эта ситуация проиллюстрирована на рис. 11.18.

1. Непосредственно перед отказом сети 1 все маршрутизаторы имеют непротиворечивую информацию и правильные таблицы маршрутизации. Как говорят, сеть сошлась.

Предположим для целей данного примера, что предпочтительным путем к сети 1 в маршрутизаторе С является путь через маршрутизатор В и что в своей таблице маршрутизации маршрутизатор С имеет запись о расстоянии до сети 1, равном 3.

2. Когда в сети 1 происходит отказ, маршрутизатор Е посылает маршрутизатору А обновление, содержащее эту информацию. Маршрутизатор А прекращает направлять пакеты в сеть 1, но маршрутизаторы В, С и D продолжают это делать, так как они еще не проинформированы об отказе. После того как маршрутизатор А посылает свою обновленную таблицу маршрутизации, прекращают направлять пакеты в сеть маршрутизаторы В и D, однако, маршрутизатор С по прежнему все еще не имеет обновленной информации. Для маршрутизатора С сеть 1 все так же доступна через маршрутизатор В. Это будет как бы новый предпочтительный маршрут с метрикой, равной трем переходам.

3. Теперь маршрутизатор С посылает периодическое обновление маршрутизатору D, указывающее на наличие пути к сети 1 через маршрутизатор В. Маршрутизатор D изменяет свою таблицу маршрутизации, отражая эту хорошую, но не правильную информацию, и передает эти сведения дальше маршрутизатору А. Маршрутизатор А распространяет их маршрутизаторам В и Е и т.д. Теперь любой пакет, имеющий назначением сеть 1, начинает ходить по кругу от маршрутизатора С — к В, далее — к А, затем — к D и назад к С.

Проблема: счет до бесконечности Продолжим рассмотрение примера, описанного в предыдущем разделе. Некорректные пакеты обновления с информацией о сети 1 будут продолжать ходить по кругу до тех пор, пока какой-нибудь другой процесс не сможет остановить это зацикливание. Подобное состояние, называемое счетом до бесконечности, продолжает зацикливание перемещения пакетов по сети, несмотря на тот непреложный факт, что сеть 1 не работает. Пока маршрутизаторы имеют возможность считать до бесконечности, некорректная информация позволяет существовать маршрутизации по кругу.

В отсутствие контрмер, которые могли бы остановить процесс, вектор расстояния, исчисляемый количеством переходов, увеличивается на единицу каждый раз, когда пакет проходит следующий маршрутизатор (рис. 11.19). Эти пакеты ходят в сети по кругу из-за неправильной информации в таблицах маршрутизации.

Решение: задание максимального значения Алгоритмы маршрутизации по вектору расстояния являются самокорректирующимися, но проблема маршрутизации по кругу прежде всего требует разрешения ситуации со счетом до бесконечности. Чтобы исключить эту длительную по времени проблему, в протоколах, использующих вектор расстояния, бесконечность определяется как некоторое максимальное число. Это число выражается в единицах метрики маршрутизации (например, в виде простого количества переходов).

При таком подходе протокол маршрутизации позволит существовать маршрутизации по кругу до тех пор, пока метрика не превысит максимально допустимое значение. На рис. 11.20 показан случай, когда это максимальное значение равно 16;

обычно для векторов расстояния, измеряемых в количестве переходов, максимальное значение устанавливается равным 15 переходам. В любом случае, если значение метрики превысит максимум, то сеть 1 будет считаться недостижимой.

Решение: расщепление горизонта Одним из способов устранения маршрутизации по кругу и ускорения сходимости сети является метод так называемого расщепления горизонта. Логика, стоящая за этим методом, заключается в том, что никогда нет ничего хорошего в посылке информации о маршруте назад в направлении, из которого она первоначально пришла.

Другим возможным источником маршрутизации по кругу является ситуация, когда неправильная информация, посылаемая назад маршрутизатору, противоречит информации, посылаемой им самим. Вот как возникает эта проблема.

Маршрутизатор А передает маршрутизаторам В и D пакет актуализации, говорящий о том, 1.

что сеть 1 находится в нерабочем состоянии. Однако маршрутизатор С передает маршрутизатору В пакет актуализации, который информирует, что сеть 1 доступна по маршруту с расстоянием 4 через маршрутизатор D.

Маршрутизатор В делает неправильный вывод о том, что маршрутизатор С имеет 2.

достоверный путь к сети 1, хотя и с менее предпочтительной метрикой. Маршрутизатор В посылает маршрутизатору А пакет актуализации, в котором дает совет А о "новом" маршруте к сети 1.

Теперь маршрутизатор А определяет, что он может посылать пакеты сети 1 через 3.

маршрутизатор В;

маршрутизатор В определяет, что он может посылать пакеты сети 1 через маршрутизатор С, и маршрутизатор С определяет, что он может посылать пакеты сети через маршрутизатор D. Любой пакет, помещенный в такую среду, будет ходить по кругу между маршрутизаторами.

Метод расщепления горизонта пытается исключить возникновение подобной ситуации. Как показано на рис. 11.21, если пакет актуализации маршрутной информации с данными о сети приходит от маршрутизатора А, то маршрутизаторы В и D не могут послать информацию о сети назад маршрутизатору А. Таким образом, расщепление горизонта уменьшает объем неправильной информации о маршрутах и снижает накладные расходы маршрутизации.

Решение: таймеры удержания Таймеры удержания (hold-down timers) в нерабочем состоянии используются для того, чтобы не позволить регулярно посылаемым сообщениям неправомерно перезаявлять маршрут, который, возможно, стал нерабочим. Проблема счета до бесконечности может быть снята с помощью таймеров удержания следующим образом.

Когда маршрутизатор получает от соседа пакет актуализации, свидетельствующий о том, что первоначально доступный маршрут теперь недоступен, он помечает этот маршрут как недоступный и запускает таймер удержания (рис. 11.22). Если в какой-либо момент времени до истечения срока, устанавливаемого таймером удержания, от того же соседа приходит пакет актуализации, информирующий о том, что сеть снова доступна, то маршрутизатор помечает эту сеть как доступную и выключает таймер удержания.

Если от другого соседнего маршрутизатора приходит пакет актуализации с метрикой для этой сети, которая лучше первоначально записанной, то маршрутизатор помечает сеть как доступную и сбрасывает таймер удержания.

Если в какой-либо момент времени до истечения срока, устанавливаемого таймером удержания, от другого соседа приходит пакет актуализации с худшей метрикой, то этот пакет актуализации игнорируется. Игнорирование пакетов актуализации с худшей метрикой в период закрытия маршрута обеспечивает большее время на распространение сведений о разрушительном изменении по всей сети.

Алгоритмы маршрутизации с учетом состояния канала связи Вторым основным алгоритмом, используемым для маршрутизации, является алгоритм с учетом состояния канала связи. Алгоритмы маршрутизации с учетом состояния канала связи, также известные под названием алгоритмов выбора первого кратчайшего пути (shortest path first (SPF) algorithms), поддерживают сложную базу данных топологической информации. И если алгоритмы с маршрутизацией по вектору расстояния работают с неконкретной информацией о дальних сетях, то алгоритмы маршрутизации с учетом состояния канала собирают полные данные о дальних маршрутизаторах и о том, как они соединены друг с другом.

Для выполнения маршрутизации с учетом состояния канала связи используются сообщения объявлений о состоянии канала (link-state advertisements, LSA), база данных топологии, SPF алгоритм, результирующее SPS-дерево и таблица маршрутизации, содержащая пути и порты к каждой сети (рис. 11.23). В последующих разделах приводится более подробное описание этих процессов и баз данных.

Инженерами концепция учета состояния канала была реализована в виде OSPF-маршрутизации.

Описание концепций, заложенных в протокол OSPF, а также описание работы этого протокола содержится в документе RFC 1583.

Режим исследования сети в алгоритмах с учетом состояния канала Для создания общей картины всей сети используются механизмы исследования сети с учетом состояния канала связи. После этого все маршрутизаторы, которые работают с алгоритмом учета состояния канала, коллективно используют это представление сети. Все это подобно существованию нескольких идентичных карт города. На рис. 11.24 четыре сети (W, X, Y и Z) соединены тремя маршрутизаторами, выполняющими маршрутизацию с учетом состояния канала связи.

В режиме исследования сети при маршрутизации с учетом состояния канала связи выполняются следующие процессы.

1. Маршрутизаторы обмениваются друг с другом Каждый LSA-сообщениями.

маршрутизатор начинает с непосредственно подключенных сетей, о которых у него есть прямая информация.

2. Маршрутизаторы параллельно друг с другом создают топологическую базу данных, содержащую все LSA-сообщения, сгенерированные в сетевом комплексе.

3. SPF-алгоритм вычисляет достижимость сетей, определяя кратчайший путь до каждой сети сетевого комплекса, где применяется протокол маршрутизации с учетом состояния канала связи. Маршрутизатор создает эту логическую топологию кратчайших путей в виде SPF дерева, помещая себя в корень. Это дерево отображает пути от маршрутизатора до всех пунктов назначения.

4. Наилучшие пути и порты, имеющие выход на эти сети назначения, сводятся маршрутизатором в таблице маршрутизации. Он также формирует и другие базы данных с топологическими элементами и подробностями о статусе.

Обработка изменений топологии в протоколах маршрутизации с учетом состояния канала связи Алгоритмы учета состояния канала связи полагаются на маршрутизаторы, имеющие общее представление о сети. Как показано на рис. 11.25, при изменении топологии в сетевом комплексе, использующем маршрутизацию с учетом состояния канала связи, маршрутизаторы, которые первыми узнают об изменении, посылают информацию другим маршрутизаторам или специально назначенному маршрутизатору, который затем могут использовать все другие маршрутизаторы для обновления своей топологической информации. Это влечет за собой отсылку общей маршрутной информации всем маршрутизаторам, стоящим в сети. Для достижения сходимости каждый маршрутизатор выполняет следующие действия.

Отслеживает своих соседей: его имя, его рабочее состояние и стоимость линии связи с • ним.

Создает LSA-пакет, в котором приводится перечень имен соседних маршрутизаторов и • стоимость линий связи. Сюда же включаются данные о новых соседях, об изменениях в стоимости линий связи и о связях с соседями, которые стали нерабочими.

Посылает LSA-пакет, так что все другие маршрутизаторы получают его.

• Получая LSA-пакет, записывает его в свою базу данных, так что он может хранить самые • последние LSA-пакеты, сгенерированные каждым другим маршрутизатором.

Используя накопленные данные LSA-пакетов для создания полной карты топологии • сети, маршрутизатор, стартуя с этой общей точки, запускает на исполнение SPF алгоритм и рассчитывает маршруты до каждой сети назначения.

Каждый раз, когда LSA-пакет вызывает изменение в базе данных состояний каналов, алгоритм учета состояния каналов связи пересчитывает лучшие пути и обновляет таблицу маршрутизации. Затем каждый маршрутизатор принимает к сведению изменение топологии и определяет кратчайшие пути для использования при коммутировании пакетов.

Моменты, которые требуют внимания Как показано на рис. 11.26, при использовании протоколов с учетом состояния Канала связи существуют два основных момента, требующих повышенного внимания.

Требования по объему памяти и вычислительной мощности. В большинстве ситуаций • исполнение протоколов маршрутизации с учетом состояния канала связи требует, чтобы маршрутизаторы имели больший объем памяти и большие возможности по обработке. Сетевые администраторы должны гарантировать, что выбранные маршрутизаторы способны предоставлять такие ресурсы для выполнения маршрутизации.

Маршрутизаторы отслеживают своих соседей и сети, с которыми они могут связываться через другие узлы маршрутизации. При использовании маршрутизации с учетом состояния канала в памяти должна сохраняться информация различных баз данных, дерево топологии и таблица маршрутизации.

В свою очередь, вычисление кратчайшего пути требует решение задачи, объем которой пропорционален количеству связей в сетевом комплексе, умноженному на количество маршрутизаторов в сети.

Требования по ширине полосы пропускания. Во время начального процесса исследования • все маршрутизаторы, использующие протоколы маршрутизации с учетом состояния канала связи, посылают всем другим маршрутизаторам LSA-пакеты. Это действие перегружает сетевой комплекс на период, когда маршрутизаторы нуждаются в максимально широкой полосе пропускания, и временно уменьшает полосу, доступную для маршрутизируемого трафика, несущего информацию пользователей.

После этой начальной перегрузки протоколы маршрутизации с учетом состояния канала связи обычно довольствуются шириной полосы пропускания сетевого комплекса, которая используется только для посылки нечастых или вообще запускаемых по событию LSA-пакетов, отражающих изменения топологии.

Проблема: обновление информации о состоянии каналов связи Наиболее сложным и важным аспектом маршрутизации с учетом состояния канала связи является обеспечение получения всеми маршрутизаторами всех необходимых LSA-пакетов. Маршрутизаторы с различными наборами LSA-пакетов вычисляют маршруты на основе разных топологических данных.

Как показано на рис. 11.27, в результате несогласия маршрутизаторов относительно состояния канала связи маршруты могут становиться недостигаемыми. Ниже приведен пример несовместимой информации о пути.

Предположим, что сеть 1, находящаяся между маршрутизаторами С и D, пере • ходит в нерабочее состояние. Как обсуждалось ранее, оба маршрутизатора создают LSA пакет, отражающий этот статус недостижимости.

Вскоре после этого сеть 1 снова становится работоспособной. Поэтому необходим другой • LSA-пакет, который бы отражал следующее изменение топологии.

Если первоначальное сообщение маршрутизатора С "Сеть 1 недостижима" передается в • пакете актуализации по медленному пути, то этот пакет поступит позже. Таким образом, этот LSA-пакет может прийти на маршрутизатор А после LSA-пакета маршрутизатора D "Сеть 1 снова работоспособна".

При такой рассинхронизации LSA-пакетов маршрутизатор А может столкнуться с дилеммой • выбора, какое SPF-дерево строить: использовать пути, включающие сеть 1, или не учитывать сеть 1, последняя информация о которой подтверждает, что она недостижима?

Если LSA-пакеты распространяются всем маршрутизаторам неправильно, то маршрутизация с учетом состояния канала связи может привести к возникновению некорректных маршрутов.

Переход на использование протоколов на основе учета состояния канала связи в очень больших сетевых комплексах может усугубить проблему неправильного распространения LSA пакетов.

Если одна часть сети возвращается в рабочее состояние быстрее, чем другая, то порядок отсылки и получения LSA-пакетов будет меняться, что может изменить и ухудшить сходимость. Маршрутизаторы могут узнавать о различных версиях топологии до момента построения своих SPF-деревьев и таблиц маршрутизации. В больших сетях части, в которых обновление информации происходит быстрее, могут составлять проблемы для тех частей, где обновление происходит медленнее.

Решение: механизмы учета состояния канала связи Маршрутизация с учетом состояния канала связи имеет несколько методик для предотвращения возникновения потенциальных проблем, возникающих из-за нехватки ресурсов и плохого распространения пакетов с информацией о состоянии каналов (link-state packets, LSP).

Администратор сети может увеличить периодичность распространения LSP-I пакетов • таким образом, чтобы обновления происходили только после некоторого конфигурируемого продолжительного периода времени. Снижение скорости периодических обновлений не мешает LSP-обновлениям, генерируемым изменениями в топологии.

LSP-пакеты обновлений могут включаться в группу многоадресной рассылки, не • нагружать все маршрутизаторы. Для нескольких соединенных между собой ЛВС можно использовать в качестве назначенного депозитария, ответственного за передачу LSP пакетов, один или несколько маршрутизаторов. Другие маршрутизаторы могут использовать эти назначенные маршрутизаторы в качестве специализированного источника непротиворечивых данных о топологии.

В больших сетях можно построить иерархию различных областей. Маршрутизатор из одной • области иерархического домена не обязательно должен хранить и обрабатывать LSP-пакеты других маршрутизаторов, не принадлежащих этой области.

Что касается проблем координации LSP-пакетов, то конкретная реализация метода учета • состояния канала связи позволяет иметь LSP-пакетам временна метки, порядковые номера, а также применять различные схемы учета их возраста и другие связанные механизмы, которые помогают избежать неправильного распространения LSP-пакетов или нескоординированных обновлений пологической информации.

Сравнение маршрутизации по вектору расстояния и маршрутизации с учетом состояния канала связи.

Сравнивать маршрутизацию по вектору расстояния и маршрутизацию с учетом стояния канала связи можно в нескольких ключевых областях (табл. 11.1).

Процесс маршрутизации по вектору расстояния получает все топологические данные из • информации, содержащейся в таблицах маршрутизации соседей. Процесс маршрутизации с учетом состояния канала связи получает широко представление обо всей топологии сетевого комплекса, собирая данные из всех необходимых LSA-пакетов.

Процесс маршрутизации по вектору расстояния определяет лучший путь с помощью • сложения получаемых метрик по мере того, как таблица движется от одного маршрутизатора к другому. При использовании маршрутизации с учетом состояния канала каждый маршрутизатор работает отдельно, вычисляя свой собственный кратчайший путь к пункту назначения.

В большинстве протоколов маршрутизации по вектору расстояния пакеты актуализации, • содержащие сведения об изменениях топологии, являются периодически посылаемыми пакетами актуализации таблиц маршрутизации. Эти таблицы передаются от одного маршрутизатора к другому, что обычно приводит к более медленной сходимости.

В протоколах маршрутизации с учетом состояния канала связи пакеты актуализации • обычно генерируются и рассылаются по факту возникновения изменения топологии.

Относительно небольшие LSA-пакеты передаются всем другим маршрутизаторам, что, как правило, приводит к более быстрой сходимости при любом изменении топологии сетевого комплекса.

Таблица 11.1. Рабочие качества маршрутизации по вектору расстояния и маршрутизации с учетом состояния канала связи Маршрутизация по вектору расстояния Маршрутизация с учетом состояния канала связи Видит топологию сети глазами соседних Получает общий вид топологии всей сети маршрутизаторов Суммирует вектор расстояния от одного Вычисляет кратчайший путь до других маршрутизатора к другому маршрутизаторов Частые периодические обновления Обновления инициируются фактом топологической информации, изменения топологии;

быстрая сходимость медленная сходимость Передает копии таблицы маршрутизации Передает пакеты с информацией об актуальном только соседним маршрутизаторам состоянии канала связи всем другим маршрутизаторам Сбалансированная гибридная маршрутизация Возникающий третий тип протоколов маршрутизации объединяет аспекты маршрутизации по вектору расстояния и маршрутизации с учетом состояния канала связи (рис. 11.28) и называется сбалансированной гибридной маршрутизацией.

Для определения наилучших путей до сетей назначения протокол сбалансированной гибридной маршрутизации предусматривает использование векторов расстояния с более точной метрикой. Однако он отличается от большинства протоколов маршрутизации по вектору расстояния тем, что обновления базы данных маршрутной информации инициируются фактом изменения топологии.

Протоколы, относящиеся к типу сбалансированной гибридной маршрутизации, сходятся быстрее, приближаясь по этому показателю к протоколам маршрутизации с учетом состояния канала связи. Однако они отличаются от них меньшим потреблением таких ресурсов, как ширина полосы пропускания, объем памяти, и меньшими накладными расходами процессора. Примерами протоколов со сбалансированной гибридной маршрутизацией являются протокол взаимодействия открытых систем промежуточная система — промежуточная система (OSI Intermediate System — Intermediate System, IS-IS) и усовершенствованный протокол компании IGRP (EIGRP) Cisco.

Базовые процессы маршрутизации Вне зависимости от того, использует ли сеть механизмы маршрутизации по вектору расстояния или маршрутизации с учетом состояния канала связи, ее маршрутизаторы должны выполнять одинаковые базовые функции маршрутизации. Сетевой уровень должен устанавливать связь и играть роль интерфейса с различными более низкими уровнями. Маршрутизаторы должны уметь без проблем работать с пакетами, инкапсулированными в различные кадры более низкого уровня, не меняя при этом адресацию пакета уровня 3.

Маршрутизация из одной локальной сети в другую На рис. 11.29 показан пример выполнения сетевым уровнем роли интерфейса в процессе маршрутизации из одной локальной сети в другую. В этом примере трафику пакетов из источника "хост 4", находящегося в сети 1 Ethernet, нужен путь к пункту назначения "хост 5" в сети 2.

Определение наилучшего пути для находящихся в локальных сетях хост-машин зависит от маршрутизатора и его непротиворечивой адресации сетей.

Проверяя свои записи в таблице маршрутизации, маршрутизатор находит, что наилучший путь к сети 2 пункта назначения лежит через выходной порт ТоО — интерфейс с ЛВС Token Ring.

Хотя формат кадра более низкого уровня должен измениться при коммутировании трафика маршрутизатором из сети 1 Ethernet в сеть 2 Token Ring, адресация источника и пункта назначения уровня 3 остается такой же. Как показано на рис. 11.29, адрес пункта назначения остается "Сеть 2, Хост 5", несмотря на другую инкапсуляцию более низкого уровня.

Маршрутизация из локальной сети в глобальную Для перенаправления трафика из локальной сети в глобальную сетевой уровень должен устанавливать связь и играть роль интерфейса с различными более низкими уровнями. По мере роста сетевого комплекса путь пакета может проходить через несколько точек ретрансляции и иметь дело с различными типами канального уровня, стоящими за различными локальными сетями. Например, на рис. 11.30 пакет от показанной вверху рабочей станции с адресом 1. должен пройти три типа канальных уровней, чтобы попасть на файл-сервер с адресом 2.4, показанный внизу рисунка.

Маршрутизируемая связь осуществляется в следующей последовательности базовых шагов.

1. Рабочая станция посылает пакет файл-серверу, инкапсулируя его в кадр Token Ring, адресованный маршрутизатору А.

2. Когда маршрутизатор А получает кадр, он извлекает пакет из кадра Token Ring, ин капсулирует его в кадр Frame Relay и направляет этот кадр маршрутизатору В.

3. Маршрутизатор В извлекает пакет из кадра Frame Relay и переадресовывает его файл серверу в составе вновь созданного кадра Ethernet.

4. Когда файл-сервер с адресом 2.4 принимает кадр Ethernet, он извлекает пакет и передает его соответствующему процессу более высокого уровня.

Маршрутизаторы обеспечивают возможность организации потока пакетов из локальной сети в глобальную за счет сохранения неизменными сквозных адресов источника и пункта назначения, инкапсулируя при этом пакет на порту в кадр канального уровня с форматом, соответствующим формату, используемому на следующем переходе пути.

Резюме • К функциям межсетевого взаимодействия сетевого уровня относятся адресация сетей и выбор наилучшего пути для трафика.

• Маршрутизируемые протоколы направляют трафик пользователей, тогда как протоколы маршрутизации работают между маршрутизаторами, обеспечивая поддержание таблиц путей.

• Режим исследования сети при маршрутизации по вектору расстояния связан с обменом таблицами маршрутизации;

одна из возможных проблем — медленная сходимость.

• При маршрутизации с учетом состояния канала связи маршрутизаторы рассчитывают кратчайшие пути к другим маршрутизаторам;

одна из возможных проблем — противоречивые пакеты актуализации маршрутной информации.

• Сбалансированная гибридная маршрутизация содержит признаки как маршрутизации с учетом состояния канала связи, так и маршрутизации по вектору расстояния, используя найденные пути для нескольких протоколов.

Контрольные вопросы 1. Какое из приведенных ниже определений наилучшим образом описывает одну из функций уровня 3 (сетевого уровня) модели OSI?

A. Несет ответственность за надежную связь между узлами сети.

B.Его забота — физическая адресация и топология сети.

C.Определяет наилучший путь трафика через сеть.

D. Управляет обменом данными между объектами презентационного уровня.

2. Какая функция позволяет маршрутизаторам оценивать имеющиеся маршруты к пункту назначения и устанавливать предпочтительный способ обработки пакетов?

A.Функция компоновки данных.

B.Функция определения пути.

C.Интерфейсный протокол SDLC.

D. Протокол Frame Relay.

3. Как сетевой уровень посылает пакеты от источника в пункт назначения?

A. Используя таблицу IP-маршрутизации.

B.Используя ARP-ответы.

C.Обращаясь к серверу имен.

D. Обращаясь к мосту.

4. Какие две части адреса используются маршрутизатором для передачи трафика по сети?

A. Сетевой адрес и адрес хост-машины.

B.Сетевой адрес и МАС-адрес.

C.Адрес хост-машины и МАС-адрес.

D. МАС-адрес и маска подсети.

5. Какое из приведенных ниже определений наилучшим образом описывает маршрутизируемый протокол?

A. Обеспечивает достаточно информации, чтобы направить пакет от одной хост-машины к другой.

B.Обеспечивает информацию, необходимую для передачи пакетов вверх на следующий наивысший сетевой уровень.

C.Позволяет маршрутизаторам взаимодействовать с другими маршрутизаторами в целях ведения и обновления таблиц адресов.

D. Позволяет маршрутизаторам связывать вместе MAC- и IP-адрес.

6. Какое из приведенных ниже определений наилучшим образом описывает протокол маршрутизации?

A. Протокол, который выполняет маршрутизацию посредством реализованного в нем алгоритма.

B.Протокол, который определяет, как и когда связываются MAC- и IP-адреса.

C.Протокол, который определяет формат и использование полей в пакете данных.

D. Протокол, позволяющий пересылать пакеты между хост-машинами.

7. Каково одно из преимуществ алгоритмов, основанных на использовании вектора расстояния?

A. Малая вероятность счета до бесконечности.

B.Легко реализуются в очень больших сетях.

C.Не предрасположены к маршрутизации по кругу.

D. Просты в вычислении.

8. Какое из приведенных ниже определений наилучшим образом описывает алгоритм маршрутизации с учетом состояния канала связи?

A. Воссоздает точную топологию всего сетевого комплекса.

B.Требует минимальных вычислений.

C.Определяет направление и расстояние до любой связи в сетевом комплексе.

D. Имеет небольшие сетевые накладные расходы и уменьшает общий трафик.

9. Из-за чего возникает маршрутизация по кругу?

A. После видоизменения сетевого комплекса имеет место низкая сходимость.

B. Искусственно создаются расщепленные горизонты.

C. Катастрофический отказ сегментов сети приводит к каскадному выходу из строя других сетевых сегментов.

D. Сетевой администратор не установил и не инициировал маршруты по умолчанию.

10. Какое из приведенных ниже определений наилучшим образом описывает сба лансированную гибридную маршрутизацию?

A. Для определения наилучших путей в ней используются векторы расстояния, но обновления таблиц маршрутизации инициируются фактом изменения топологии.

B. Во время периодов высокого трафика для определения наилучших путей между узлами топологии используются векторы расстояния.

C. Для определения наилучших путей используется информация о топологии, но при этом обновления таблиц маршрутизации происходят не часто.

D. Для определения наилучших путей используется информация о топологии, но при этом для обхода неактивных сетевых каналов применяются векторы расстояния.

Глава Пользовательский интерфейс маршрутизатора и режимы В этой главе..

• Команды и процесс программирования маршрутизатора • Пользовательский режим • Привилегированный режим • Команда помощи help • Редактирование • Когда, зачем и К2Й просматривать историю команд Введение В главе 11, "Сетевой уровень и маршрутизация", рассказывалось об использовании маршрутизаторов и операциях, выполняемых сетевым уровнем эталонной модели [взаимодействия открытых систем (OSI) при реализации ключевой функции по обеспечению межсетевого взаимодействия В данной главе будет описана роль сетевого [администратора в управлении маршрутизатором, чтобы тот обеспечивал эффективную |и своевременную доставку данных в сети Краткое описание интерфейса пользователя Маршрутизаторы Cisco могут конфигурироваться с помощью интерфейса пользователя, исполняемого на консоли маршрутизатора или на терминале, а также через удаленный доступ Перед тем как будет возможным ввод команд исполнительного режима EXEC, необходимо осуществить вход в маршрутизатор В целях безопасности маршрутизаторы Cisco имеют два уровня доступа к командам Пользовательский режим — типовые задачи, включая проверку состояния маршрутизатора. В • этом режиме изменять конфигурацию маршрутизатора не разрешается Привилегированный режим — типовые задачи, включая изменение конфигурации • маршрутизатора Вход в систему маршрутизатора: межсетевая операционная система компании Cisco (IOS) При первом входе в маршрутизатор пользователь видит командную строку пользовательского режима, которая выглядит следующим образом:

Router> Команды, доступные на пользовательском уровне, представляют собой подмножество команд, доступных в привилегированном режиме. Большей частью эти команды позволяют выводить на экран информацию без изменения установок конфигурации маршрутизатора.

Чтобы получить доступ к полному набору команд, необходимо сначала активизировать привилегированный режим. О переходе в этот режим будет свидетельствовать появление в командной строке знака фунта (#). С привилегированного уровня также можно получить доступ к режиму глобального конфигурирования и другим специальным режимам конфигурирования, включая режимы конфигурирования интерфейса, подинтерфейса, линии, маршрутизатора, карты маршрутов и несколько дополнительных режимов конфигурирования (листинг 12.1).

Листинг 12.1. Вход и выход из маршрутизатора Router conO is now available.

Press RETURN to get started.

User Access Verification Password:

Router> Router> enable Password:

Router# Router# /disable Router> Router> exit Примечание Следует помнить, что вид выводимой на экран информации изменяется в зависимости от конкретного уровня ОС IOS и конфигурации маршрутизатора.

Для выхода из системы необходимо набрать на клавиатуре команду exit (выход).

Команды пользовательского режима При вводе в командной строке пользовательского или привилегированного режима знака вопроса (?) на экран выводится удобный в использовании список общеупотребительных команд. Например, если в командной строке Routeг> воспользоваться командой ?, то результатом будет список команд пользовательского режима, который показан в табл. 12.1.

Router> ?

Таблица 12.1. Команды пользовательского режима Команда Описание Создание временной записи в списке доступа access-enable Исполнение команд выдачи ATM-сигналов atmsig Изменение текущего активного устройства cd Сброс функций clear Открытие терминального соединения connect Вывод списка файлов на данном устройстве dir Отключение исполнения привилегированных команд disable Разрыв существующего соединения в сети disconnect Включение исполнения привилегированных команд enable Выход из режима EXEC exit Выдача описания интерактивной системы помощи help Открытие LАТ-соединения lat Блокировка терминала lock Вход в систему под именем конкретного пользователя login Выход из режима EXEC logout Запрос многоадресному маршрутизатору относительно mrinfo соседей и версии программного обеспечения Вывод статистических данных после исполнения mstat нескольких многоадресных трассировок маршрутов Выполнение трассировки обратного многоадресного пути mtrace от пункта назначения к источнику Присваивание имени существующему сетевому name-connection соединению Открытие X 29 РАО-соединения pad Посылка эхо-сообщений ping Запуск исполнения протокола РРР PPP Вывод названия текущего активного устройства pwd Восстановление активного сетевого соединения resume Открытие соединения удаленного доступа в систему rlogin Показ текущих рабочих установок системы show Запуск исполнения протокола IP для канала с slip последовательной передачей данных Вывод на экран информации о каналах терминала systat Открытие Telnet-соединения telnet Установка параметров терминального канала terminal Открытие ТШ270-соединения tn Запуск трассировки до пункта назначения traceroute Открытие туннельного соединения tunnel Вывод списка активных соединений w h ere хЗ Установка X 3 параметров РАО-устройства Переход в режим удаленной работы XRemote xre m ote На экран выводится 22 строки, поэтому иногда внизу экрана будет появляться подсказка — More —, свидетельствующая о том, что выводимый результат исполнения команды содержит несколько экранных страниц, т е как в рассматриваемом примере, существуют еще другие команды.

Примечание При работе с ОС IOS везде, где появляется подсказка - More -, переход к следующей экранной странице осуществляется после нажатия клавиши пробела Для перехода на следующую строку необходимо нажать клавишу перевода каретки (или на некоторых клавиатурах — клавишу ) Для возврата к командной строке следует нажать любую другую клавишу Команды привилегированного режима Для входа в привилегированный режим EXEC необходимо набрать на клавиатуре команду enable (или ее сокращение — ena) Roter> ena Password:

Также необходимо ввести пароль Ввод знака вопроса в командной строке (?) привилегированного режима Router# ?

приведет к выводу на экран значительно более длинного списка команд Некоторые из этих команд показаны в табл 12 Примечание Набор команд привилегированного режима EXEC включает команды пользовательского режима EXEC Таблица 12.2. Команды привилегированного режима Команда Описание Создание временной записи в списке доступа access-enable Создание временной записи в списке доступа access-template Отсылка команд в подсистему APPN appn Исполнение команд выдачи ATM-сигналов atmsig Установка ручных аварийных режимов bfe Управление аппаратно реализованной системой календаря calendar Изменение текущего активного устройства cd Сброс функций clear Управление системными часами clock Пуск или останов функций управления FDDI-соединениями cmt Вход в режим конфигурирования configure Открытие терминального соединения connect Копирование конфигурации или образа ОС IOS copy Использование отладочных функций (см также undebug) debug Удаление файла delete Вывод списка файлов на данном устройстве dir Отключение исполнения привилегированных команд disable Разрыв существующего соединения в сети disconnect Включение исполнения привилегированных команд enable Стирание информации из флэш-памяти или памяти используемой для erase хранения конфигурации Выход из режима EXEC exit Форматирование устройства format Выдача описания интерактивной системы помощи help Открытие LAT-соединения lat Блокировка терминала lock Вход в систему под именем конкретного пользователя login Выход из режима EXEC logout Трассировка многоадресного маршрута вниз по ветви дерева mbranch Обратная трассировка многоадресного маршрута вверх по ветви дерева mrbranch Запрос многоадресному маршрутизатору относительно соседей и версии mrinfo программного обеспечения Вывод статистических данных после исполнения нескольких mstat многоадресных трассировок маршрутов Выполнение трассировки обратного многоадресного пути от пункта mtrace назначения к источнику Присваивание имени существующему сетевому соединению name-connection Запуск/останов NCIA-сервера ncia Открытие X 29 РАО-соединения pad Посылка эхо-сообщений ping РРР Запуск исполнения протокола РРР Вывод названия текущего активного устройства pwd Останов и выполнение холодного возврата reload Восстановление активного сетевого соединения resume Открытие соединения удаленного входа в систему rlogin Исполнение удаленных команд rsh Посылка тестовых SDLC-кадров sdlc Посылка сообщения по tty-каналам (телетайпным) send Исполнение функции команды setup setup Показ текущих рабочих установок системы show Запуск исполнения протокола IP для канала с последовательной передачей slip данных Включение на устройстве режима уплотнения squeeze Запуск скрипта режима диалоговой переписки в реальном времени по каналу start-chat Вывод на экран информации о каналах терминала systat Определяет приемник команд процесса преобразования IP-адреса tarp Открытие Telnet-соединения telnet Установка параметров терминального канала terminal Тестирование подсистем, памяти и интерфейсов test Открытие ТМ3270-соединения tn Запуск трассировки до пункта назначения traceroute Открытие туннельного соединения tunnel Отключение функций отладки (см. также debug) undebug Отмена удаления файла undelete Проверка контрольной суммы файла, заносимого во флеш-память verify Вывод списка активных соединений where Просмотр таблицы OSI-маршрутов и вывод на экран результатов which-route Запись рабочей конфигурации в память, выдача ее в сеть или на терминал write Установка X.3 параметров PAD-устройства x Переход в режим удаленной работы XRemote xremote Функции команды help Предположим, необходимо установить часы маршрутизатора. Если пользователь не знает команды, с помощью которой это можно сделать, то для проверки синтаксиса установки часов он может воспользоваться командой help, результат исполнения которой для данного примера показан в листинге 12.2.

Листинг 12.2. Функции команды help Router# clok Translating "CLOK" % Unknown command or computer name, or unable to find computer address Router# cl?

clear clock Router# clock % Incomplete command.

Router# clock ?

set Set the time and date Router# clock set % Incomplete command Routert# clock set ?

Current Time ( hh : mm : ss ) Показанная в листинге 12.2 информация, выведенная командой help, свидетельствует о том, что необходимо еще ключевое слово set. На следующем этапе можно посмотреть синтаксис ввода времени и ввести текущее время в формате часы, минуты, секунды, как это показано в листинге 12 3.

Листинг 12.3. Проверка синтаксиса и подсказка команды Router# clock set 19:56:00 % Incomplete command.

Router# clock set 19:56:00 ?

<1- 1> Day of the month MONTH Month of the year Router# clock set 19:56:00 04 % Invalid input detected at the ‘^’ marker Router# clock set 19:56:00 04 August % Incomplete command.

Router# clock set 19:56:00 04 August ?

<1993-2035> Year Как видно из листинга 12.3, система говорит, что для завершения команды пользователь должен предоставить дополнительную информацию. Для автоматического повторения ввода предыдущей команды необходимо воспользоваться комбинацией клавиш (или клавишей со стрелкой вверх). Затем, чтобы выяснить необходимые дополнительные аргументы, следует ввести пробел и знак вопроса (?). Теперь пользователь сможет завершить ввод команды.

Наличие знака вставки (^) и реакции системы помощи говорит о наличии ошибки. Чтобы получить перечень правильных синтаксических конструкций, необходимо ввести команду до той точки, где имеет место ошибка, а затем ввести знак вопроса (?). После этого надо ввести год, используя правильный синтаксис, и для исполнения команды нажать клавишу .

Следует помнить, что интерфейс пользователя обеспечивает проверку синтаксиса, помещая знак вставки (^) в том месте, где есть ошибка. Этот знак всегда появляется в командной последовательности там, где была введена неправильная команда, ключевое слово или аргумент. Указатель местоположения ошибки и интерактивная система помощи позволяют легко находить и исправлять синтаксические ошибки.

Применение команд редактирования Пользовательский интерфейс имеет режим усовершенствованного редактирования, который обеспечивает реализацию набора основных функций редактирования. В текущей версии программного обеспечения режим усовершенствованного редактирования включается автоматически, однако его можно отключить и вернуться к режиму редактирования, который обеспечивался в предыдущих версиях. Отключение усовершенствованного режима может понадобиться в тех случаях, когда приходится иметь дело с написанными скриптами, которые плохо работают, если этот режим включен.

Чтобы переместить курсор в пределах командной строки для выполнения корректировок или изменений, используются комбинации клавиш, приведенные в табл. 12.3.

Таблица 12.3. Команды редактирования Команда Описание Ctrl-А Перемещение в начало командной строки Перемещение в конец командной строки Ctrl-E Перемещение назад на одно слово Esc-B Перемещение вперед на один символ Ctrl-F Перемещение назад на один символ Ctrl-B Перемещение вперед на одно слово Esc-F Набор команд редактирования обеспечивает также реализацию функции горизонтальной прокрутки, что полезно для команд, не помещающихся в одной строке экрана. Когда курсор достигает правой границы, командная строка сдвигается на 10 символов влево. При этом первые 10 символов строки не видны, но для просмотра синтаксиса в начале команды возможна прокрутка в обратном направлении.

Для осуществления обратной прокрутки можно использовать комбинацию клавиш или клавишу со стрелкой влево, нажимая их до тех пор, пока курсор не попадет в начало вводимой команды, или сразу нажать клавиши , в результате чего курсор сразу возвращается непосредственно в начало строки.

Просмотр истории команд Интерфейс пользователя предоставляет возможность просмотра истории или регистрационной записи команд, которые вводились. Эта функция особенно полезна при повторном вводе длинных или сложных команд или записей. Как показано в табл. 12.4, функция ведения истории команд позволяет выполнять следующие задачи:

• устанавливать размер буфера истории команд;

• повторно обращаться к командам;

• отключать функцию ведения истории команд.

Таблица 12.4. Команды функции истории команд Команда Описание _ Ctrl-P или клавиша со стрелкой Обращение к последней (предыдущей) команде вверх ctrl-N или клавиша со стрелкой Обращение к последующей введенной команде вниз Вывод содержимого буфера команд show history terminal history [size количе- Установка размера буфера команд ство строк] по terminal editing Отключение режима усовершенствованного редактирования Возобновление режима усовершенствованного редактирования terminal editing Клавиша табулятора (Tab) Завершение ввода По умолчанию функция ведения истории команд активизирована и система записывает в буфер истории 10 командных строк. Для изменения количества командных строк, записываемых системой в течение текущего терминального сеанса, необходимо воспользоваться командой terminal history size или history size. Максимально в буфер истории можно включить 256 команд.

Для того чтобы обратиться к командам в буфере истории, начиная с последней введенной, необходимо нажать комбинацию клавиш или клавишу со стрелкой вверх. Для последовательного обращения к более старым командам надо повторно нажимать эти клавиши.

Чтобы возвратиться к последующим командам в буфере истории после обращения к ним с помощью клавиш или клавиши со стрелкой вверх, следует нажать комбинацию клавиш или клавишу со стрелкой вниз. Повторное нажатие этих клавиш приведет к последовательному вызову более свежих команд.

После ввода уникальных характеристик команды нажатие клавиши <ТаЬ> приведет к тому, что интерфейс завершит ввод команды.

Большинство переносных компьютеров может также иметь дополнительные средства для выполнения выделения и копирования. Пользователь может скопировать предыдущую командную последовательность, затем вставить ее как текущую вводимую команду и нажать клавишу .

Нажатие комбинации клавиш выводит из режима конфигурирования.

Резюме • Конфигурирование маршрутизаторов Cisco можно осуществлять через пользовательский интерфейс, исполняемый на консоли маршрутизатора, или на терминале.

• В целях безопасности маршрутизаторы Cisco имеют два уровня доступа к командам:

пользовательский и привилегированный режимы.

• Используя интерфейс пользователя, можно.

- входить в систему по паролю пользователя;

- входить в привилегированный режим по паролю, вводимому после команды enable;

- отключать функции или завершать сеанс.

- Развитые функции помощи позволяют - завершать оформление команды и получать подсказки;

- проверять синтаксис.

• Интерфейс пользователя имеет режим усовершенствованного редактирования, который обеспечивает реализацию ключевых функций редактирования.

• Интерфейс пользователя предоставляет возможность просмотра истории или регистрационной записи команд, которые вводились.

Контрольные вопросы 1. Какие два режима доступа к командам маршрутизатора существуют в маршрутизаторах Cisco?

Пользовательский и привилегированный.

A.

Пользовательский и гостевой.

B.

Привилегированный и гостевой.

C.

Гостевой и анонимный.

D.

2. Какой режим используется при внесении изменений в конфигурацию маршрутизаторов Cisco?

Пользовательский.

A.

Привилегированный.

B.

Администратора.

C.

Корневой.

D.

3. Что означает, когда в интерфейсе пользователя маршрутизатора Cisco появляется символа "больше чем" (>) ?

Режим входа в систему.

A.

Режим помощи.

B.

Пользовательский режим.

C.

Привилегированный режим.

D.

4. Какой из приведенных ниже символов свидетельствует о том, что данная командная строка является строкой привилегированного режима интерфейса пользователя маршрутизаторов Cisco?

А. #.

B. >.

C. <.

D. |#.

5. Какой из режимов предоставляет доступ к списку общеупотребительных команд, если при работе с интерфейсом пользователя маршрутизаторов Cisco ввести с клавиатуры символ знак вопроса ("?")?

A. Гостевой.

B. Только привилегированный.

C. Только пользовательский.

D. Пользовательский и привилегированный.

6. Что означает подсказка — More —, появляющаяся внизу экрана интерфейса пользователя маршрутизаторов Cisco?

A. Выводимая информация имеет несколько экранных страниц.

B. В страницах, выводимых вручную, имеются дополнительные детали.

C. Команда требует нескольких элементов.

D. Должны быть оговорены дополнительные условия.

7. Нажатие каких клавиш при работе с интерфейсом пользователя маршрутизаторов Cisco приводит к автоматическому повторению ввода предыдущей команды?

<Стрелка влево> A.

<Стрелка вправо> B.

C. .

D.

A. На экран будет выведен список всех пользователей, зарегистрированных в маршрутизаторе.

На экран будет выведена последняя введенная команда.

B.

C. Будет распечатана информация, представленная на экране.

D. Текущий процесс будет приостановлен.

9. Что произойдет, если при работе с интерфейсом пользователя маршрутизаторов Cisco ввести символ вопросительного знака?

A. На экран будет выведен список всех пользователей, зарегистрированных в маршрутизаторе.

На экран будет выведена последняя введенная команда.

B.

Пользователь войдет в систему помощи.

C.

Будет показан текущий режим работы.

D.

10. Что произойдет, если набрать команду show ? в командной строке?

A. Будет показан список пользователей, работающих в данный момент с маршрутизатором.

Будут показаны список всех активных соединений и их статус.

B.

Будет показана последняя таблица.

C.

D. Будет показан перечень подкоманд, которые могут применяться совместно с командой show.

Глава Вывод информации о конфигурации маршрутизатора В этой главе.

• Компоненты, участвующие в конфигурировании маршрутизатора • Режим работы маршрутизатора • Применение форм команды show для исследования состояния маршрутизатора • Использование команды telnet для тестирования уровня приложений • Использование команды ping, trace и show ip route для тестирования сетевого уровня • Применение команды show interface serial для тестирования физического и канального уровней Введение В главе 12, "Пользовательский интерфейс маршрутизатора и режимы", рассказывалось о роли администратора сети в управлении маршрутизатором, чтобы тот обеспечивал эффективную и своевременную доставку данных в сети В этой главе будут •описаны процедуры и команды для доступа к маршрутизатору, проверки и обслуживания его составляющих и для тестирования установления связи в сети маршрутизатора, участвующие в 'Компоненты конфигурировании, и режимы работы маршрутизатора В данном разделе рассказывается о компонентах маршрутизатора, которые играют ключевую роль в процессе конфигурирования. Знание компонентов, участвующих в процессе конфигурирования, обеспечивает лучшее понимание того, как маршрутизатор хранит и использует вводимые команды конфигурирования. Представление о шагах, имеющих место при инициализации маршрутизатора, помогает в определении сути и места возникновения проблем, которые могут появиться в момент запуска маршрутизатора.

Внешние источники конфигурации Как показано на рис 13 1, маршрутизатор можно конфигурировать с помощью многих внешних источников • После начальной инсталляции он может конфигурироваться с консольного терминала, который представляет собой компьютер, подключенный к маршрутизатору через порт консоли.

К нему можно подключиться через модем, используя порт дополнительного устройства (AUX).

• Будучи инсталлированным в сети, он может конфигурироваться через каналы виртуального терминала с номерами от 0 до 4.

• Конфигурационный файл также может загружаться по сети с TFTP-сервера.

Внутренние компоненты маршрутизатора, участвующие в конфигурировании Внутренняя архитектура маршрутизаторов Cisco поддерживает компоненты, которые играют важную роль в процессе его начального запуска (рис. 13.2). К внутренним компонентам, участвующим в процессе конфигурирования, относятся следующие.

• ОЗУ/ДОЗУ— хранит таблицы маршрутизации, ARP-кэш, кэш быстрой коммутации, буферы пакетов (область ОЗУ совместного пользования) и очереди захваченных пакетов.

При включенном питании ОЗУ также играет роль временной и/или рабочей памяти для конфигурационного файла. При отключении питания или перезапуске содержимое ОЗУ теряется. Наконец, ОЗУ также содержит копию ОС IOS компании Cisco.

• Энергонезависимое ОЗУ— хранит резервную копию конфигурационного файла маршрутизатора. При отключении питания или перезапуске его содержимое сохраняется.

• Флэш-память — стираемое перепрограммируемое ПЗУ. Во флэш-памяти хранится образ операционной системы и микрокод. Она позволяет обновлять программное обеспечение без удаления или замены микросхем на плате процессора. Содержимое флэш-памяти не теряется при отключении питания или перезапуске. В ней может храниться несколько копий ОС IOS, а также конфигурационные файлы и загрузочные образы.

• ПЗУ— содержит программу диагностики по включению питания, программу начальной загрузки и программное обеспечение операционной системы. Для обновления версии программного обеспечения необходимо удалить и заменить на плате центрального процессора вставляемые микросхемы.

• Интерфейсы — соединения с сетью, через которые пакеты поступают в маршрутизатор и покидают его. Интерфейсы размещаются на материнской плате или в отдельных интерфейсных модулях.

Рабочее хранение информации в ОЗУ ОЗУ — это область памяти, используемая для хранения информации во время работы. После подачи питания на маршрутизатор программа начальной загрузки выполняется из ПЗУ. Эта программа выполняет некоторые тесты и затем загружает в ОЗУ ОС IOS. Одной из частей ОС IOS является модуль управления исполнением команд EXEC, который принимает и выполняет команды, вводимые в маршрутизатор.

Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |   ...   | 7 |



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.