В.В. Камышников

ОСНОВЫ СЕТЕВОЙ АРХИТЕКТУРЫ Internet

САМАРА 2001

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра математических методов защиты информации

В.В. Камышников

ОСНОВЫ СЕТЕВОЙ АРХИТЕКТУРЫ Internet

Издательство “Самарский университет” 2001

Печатается по решению Редакционно-издательского государственного Самарского государственного университета ББК 32.973 К 189 УДК 519.8 Камышников В.В. Основы сетевой архитектуры Internet: Учебное пособие. Самара: Издательство «Самарский университет»,2001, с.101. ISB N 5-86465-150-8

Основой данного учебного пособия являются материалы лекций, прочитанных автором в последние годы.

В пособие кратко рассматриваются концептуальные вопросы организации информационного обмена в Internet: общий принцип построения и сравнительный анализ современных сетевых архитектур-Х.200 и ТСР/IP, структура сети Internet, система сети адресации и маршрутизация, стек протоколов, основные службы, информационно-поисковые системы и российские подсети Internet.

Подробно описаны идеи и концепции новых сетевых технологий − Frame Relay и АТМ, рассматриваются их перспективность и предпочтительные области использования.

Учебное пособие предназначено для студентов, преподавателей и технических специалистов, которые желают получить необходимые знания в области построения вычислительных сетей, понять особенности традиционных и перспективных сетевых технологий, а также может служить справочным пособием для практических работ, связанных с вопросами построения IP-сетей.

Рецензент д-р техн. наук, проф. В.С. Лукьянов. ISBN 5-86465-150-8 © Камышников В.В., 2001 © Издательство «Самарский

университет», 2001

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 3

СПИСОК ПРИНЯТЫХ СОКРАЩЕНИЙ 4

1. ОБЩИЙ ПРИНЦИП ПОСТРОЕНИЯ СОВРЕМЕННЫХ СЕТЕВЫХ АРХИТЕКТУР

8

1.1. Основные требования к сетевым архитектурам 8 1.2. Анализ приложений сетевых архитектур 13 2. АРХИТЕКТУРА ГЛОБАЛЬНОЙ СЕТИ Internet 16 2.1. Общие сведения. История появления Internet 16 2.2. Обобщенная структура Internet 17 2.3. Система адресации в базовой сети Internet 19 2.4. Проблема маршрутизации в базовой сети Internet 24 2.5. Семейство многоуровневых протоколов архитектуры

TCP/IP 41

2.6. Транспортный уровень архитектуры TCP/IP 51 3. ОСНОВНЫЕ СЛУЖБЫ Internet 59 3.1. Принцип «клиент-сервер» 59 3.2. Служба FTP — протокол пересылки файлов 60 3.3. Служба Telnet — протокол удалённого доступа 61 3.4. Служба «Электронная почта» 64 3.5. Система Usenet 75 4. ИНФОРМАЦИОННО-ПОИСКОВЫЕ СИСТЕМЫ 77 4.1. Система Archie 77 4.2. Система Gopher 78 4.3. Система WAIS 78 4.4. Система WWW 79 4.5. Поисковые серверы WWW 81 5. РОССИЙСКИЕ ПОДСЕТИ Internet 85 5.1. Сеть RELCOM 85 5.2. Сеть RUNNet 86 5.3. Сеть RELARN-IP 88 6. СОВРЕМЕННЫЕ СЕТЕВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ 90 6.1. Технология Frame Relay 90 6.2. Технология АТМ 95 ЗАКЛЮЧЕНИЕ 100 БИЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 101

ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время наша страна подошла к серьезному использованию

современных сетевых технологий. Поэтому при подключении к Internet много проблем возникает у пользователей старых вычислительных сетей, т.к. в этом случае требуется использование семейства протоколов TCP/IP и возникает много вопросов, для разрешения которых требуется всеобъемлющая информация по всем аспектам сетевых технологий и необходим широкий круг людей, владеющих этими знаниями.

Подавляющее большинство изданий по компьютерной технике на русcком языке предназначено для изучения операционных систем, текстовых и табличных редакторов и т.д. Но очень мало выпускается литературы, посвященной современным сетевым технологиям. Хотя в последнее время появился ряд книг, посвященных сети Internet. Однако практически все они предназначены для предварительного знакомства с сетевыми возможностями Internet.

Данное учебное пособие написано на основе курса лекций по дисциплине «Вычислительные сети» специальности 075200 и его основной целью является определение тех базовых средств и протоколов, которые компьютер использует для доступа к источникам информации и при обмене данными. Поэтому некоторые протоколы верхнего уровня в рассматриваемый материал не включены.

Оно может быть полезно как специалистам, так и студентам, впервые столкнувшимся с необходимостью пользования услугами, предоставляемыми сетью Internet. Данное пособие предназначено для пользователей начального и среднего уровней и охватывает почти все основные протоколы, входящие в семейство TCP/IP. Каждый из них рассматривается достаточно подробно, излагается его работа и взаимодействие с другими протоколами семейства TCP/IP.

Последняя глава пособия посвящена новым сетевым технологиям FRAME RELAY и ATM в вычислительных сетях и перспективам их развития.

СПИСОК ПРИНЯТЫХ СОКРАЩЕНИЙ АПК — аппаратно-программный комплекс БД — база данных БЧХ — помехоустойчивый код Боуза-Чоудхури-Хоквингема ВОЛС — волоконно-оптическая линия связи ЗУ — запоминающее устройство ИВС — информационно-вычислительная сеть КК — коммутация каналов КП — коммутация пакетов КС — коммутация сообщений ЛВС — локальная вычислительная сеть МОС — Международная организация по стандартизации МСЭ-Т — Международный союз электросвязи, отделение телефонии (до

1995 г. МККТТ — Международный консультативный комитет по телефонии и телеграфии)

НСД — несанкционированный доступ ООД — оконечное оборудование данных ОС — операционная система ОТД — опорная точка доступа ПАД — пакетный адаптер данных ПД — передача данных ПК — персональный компьютер ПО — программное обеспечение ПРД — передатчик ПРМ — приёмник ПЭВМ — персональная ЭВМ РРЛ — радиорелейная линия РОС-НП — алгоритм повышения верности «Решающая обратная связь с непрерывной передачей» РОС-ОЖ — алгоритм повышения верности «Решающая обратная связь с

ожиданием» РФ — Российская Федерация ТД — телеобработка данных ТЛФ — телефонные каналы ТЛФОП (ТФОП) — телефонная сеть общего пользования Хост-ЭВМ — система, предоставляющая пользователю свои

информационные и вычислительные ресурсы ЦКП — центр коммутации пакетов ЭМВОС — эталонная модель взаимодействия открытых систем,

рекомендация X.200,модель OSI ЭП — электронная почта ARP — Address Resolution Protocol (протокол преобразования адресов)

ASCII — American Standard Code for Information Interchange (Американский стандартный код для информационного обмена)

ATM — Asynchronous Transfer Mode (режим асинхронной передачи) BGP — Border Gateway Protocol (протокол граничных маршрутизаторов) BIOS — Basic Input / Output System (базовая система ввода/вывода) BISDN — Broadband Integrated Services Digital Network (широкополосная

цифровая сеть с интеграцией служб) CBMS — Computer Based Messaging System (компьютерная система передачи

сообщений) CBS — Committed Burst Size (согласованный импульсный объём переданной

информации) CD-ROM — Compact Disk ROM (ПЗУ на компакт-диске) CIR — Committed Information Rate (согласованная информационная

скорость) CISC — Complex Instruction Set Computing (однокристальный процессор) DLCI — Data Link Connection Identifier (идентификатор соединения по звену

передачи данных) DNS — Domain Name Service (служба именования доменов) DV — Distance Vector (вектор длин) EGP — Exterior Gateway Protocol (протокол маршрутизации) FC — File Server (файл-сервер) FCFS — First Come – First Served (первым пришёл – первым обслужен) FDDI — Fiber Distributed Data Interface (распределённый интерфейс передачи

данных по волоконно-оптическому кабелю) FQDN — Fully Qualified Domain Name (полный доменный адрес) Frame Relay — быстрая коммутация кадров FTP — File Transfer Protocol (протокол пересылки файлов) HELLO — реализация протокола внутренней маршрутизации HTML — Hyper Text Markup Language (язык для работы с гипертекстом) HTTP — Hyper Text Transfer Protocol (протокол для пересылки гипертекстов) ICMP — Internet Control Message Protocol (межсетевой протокол управляющих

сообщений) IEEE 802 — Институт инженеров по электротехнике и радиоэлектронике,

комитет № 802 IGP — Interior Gateway Protocol (внутренний протокол маршрутизации) IGRP.− Interior Gateway Routing Protocol (внутренний шлюзовой протокол

маршрутизации IP — Internet Protocol (межсетевой протокол) ISDN — Integrated Services Digital Network (цифровая сеть с интеграцией

служб) IS-IS — Intermediate System to Intermediate System Protocol (протокол

маршрутизации, выполняющий маршрутизацию данных IP и МОС) LAN — Local Area Network (локальная вычислительная сеть) LAP-B — Link Access Procedures Balanced (сбалансированные процедуры

доступа к каналу)

MAN — Metropolitan Area Network (региональная сеть) MIME — Multipurpose Internet Mail Extensions (многоцелевые расширения

электронной почты Internet) NFS — Network File System (сетевая файловая система) NLSP − NetWare Link Services Protocol (протокол маршрутизации NetWare) NNI — Network-to-Network Interface (межсетевой интерфейс) NNTP — Network News Transfer Protocol (протокол сетевой передачи

новостей) NVT — Network Virtual Terminal (сетевой виртуальный терминал) OSPF — Open Shortest Path First (открытый протокол предпочтения

кратчайшего пути) РОР — Post Office Protocol (протокол почтового отделения) РРР — Point-to-Point Protocol (протокол “точка–точка”) PVC — Permanent Virtual Circuits (постоянные виртуальные соединения) RARP — Reverse Address Resolution Protocol (протокол обратного

преобразования адреса) RFC — Request For Comments (документ, описывающий принятый в Internet

стандарт) RIP — Routing Information Protocol (протокол для передачи маршрутной

информации) RISC — Reduced Instruction Set Computing (многокристальный процессор) RPC — Remote Procedure Call (вызов удалённых процедур) SLIP — Serial Line Internet Protocol (межсетевой протокол для

последовательного канала) SMTP — Simple Mail Transfer Protocol (простой протокол электронной

почты) SNMP — Simple Network Management Protocol (простой протокол управления

сетью) SPF — Shortest Path First (кратчайший путь первым) SVC — Switched Virtual Circuits (коммутируемый виртуальный канал) TCP — Transmission Control Protocol (протокол управления передачей

данных) TELNET — Terminal Networking (протокол и программные средства,

позволяющие подключаться к удалённой машине и работать с ней через эмулируемый терминал)

TFTP — Trivial File Transfer Protocol (простейший протокол пересылки файлов)

UDP — User Datagram Protocol (протокол пользовательских дейтаграмм) UNI — User-to-Network Interface (сетевой интерфейс пользователя) UPS — Uninterruptible Power Supply (бесперебойный источник питания) URL — Universal Resource Locator (универсальный указатель ресурса) UUCP — Unix-Unix-Copy-Program (программа копирования с операционной

системы Unix на такую же операционную систему) WAN — Wide Area Network (глобальная сеть) WS — Work Station (рабочая станция)

1. ОБЩИЙ ПРИНЦИП ПОСТРОЕНИЯ

СОВРЕМЕННЫХ СЕТЕВЫХ АРХИТЕКТУР

1.1. Основные требования к сетевым архитектурам

Генеральным направлением развития современных информационно-

вычислительных сетей (ИВС) являются их глобализация и объединение (интеграция). Это приводит к расширению ИВС, совместному использованию программного обеспечения (ПО), объединению различных сетей и т.п.

До недавнего времени пользователи были вполне удовлетворены теми возможностями, которые им предоставляли базовые технологии таких локальных сетей, как Ethernet, Token Ring и глобальные сети стандарта Х.25. При этом степень развития этих систем не требовала какой-либо унификационной основы.

Базовая технология – согласованный набор (стек) протоколов и реализующих их программно-аппаратных средств, достаточный для построения любой сетевой архитектуры.

Иерархически организованный набор протоколов, достаточный для организации взаимодействия узлов сети любой базовой технологии, называется стеком коммуникационных протоколов.

Протоколы, обеспечивающие работу сети, специально разрабатывались для совместной работы, поэтому при создании сети не требовалось прилагать каких-либо усилий для обеспечения совместимости. Вычислительная сеть продолжала исправно работать после соединения аппаратных и программных средств в соответствии с требованиями стандарта, относящегося к данной базовой технологии.

Однако появление новых сетевых технологий или архитектур, таких как Fast Ethernet, 100VG – AnyLan, FDDI, Giga-Ethernet, привело к повышению неоднородности при объединении локальных сетей.

К этому времени резко расширился список фирм − производителей сетевого оборудования. Поэтому сразу возникли проблемы несовместимости оборудования.

Все эти причины привели к необходимости разработки базовой модели сетевого взаимодействия.

В 1984 году с целью упрощения взаимодействия устройств в вычислительных сетях Международная организация по стандартизации (Internetional Organization of Standardization -ISO) предложила

семиуровневую эталонную коммуникационную модель «Взаимодействия Открытых Систем» (Open Sistem Interconnection-OSI).

Модель OSI стала основой новых разработок в области сетевой коммуникации и позволила соединить в единую сеть все многообразие выпускаемых программно-аппаратных средств. В документах Международного Союза Электросвязи (Internetional Telecommunications Union, ITU) модель OSI нашла отражение в рекомендации Х.200.

Кроме того, в отечественной литературе стандарт OSI называют также Эталонной моделью взаимодействия открытых систем (ЭМВОС), но более чаще её называют моделью ISO/OSI, отмечая вклад ISO в её формирование.

Модель OSI является самой методологической основой для изучения сетевых технологий.

Основная идея модели OSI заключается в том, что одинаковые уровни различных систем не имея возможности связываться непосредственно, должны выполнять свои функции абсолютно одинаково и в одном объеме. Таким же одинаковым должен быть и сервис между соответствующими уровнями различных систем. Нарушение этого принципа может привести к тому, что информация, посланная от одной системы к другой, после всех преобразований будет непохожа на исходную.

Эталонная модель OSI не является реализацией сети, она только определяет функции каждого уровня и дает простое представление о движении данных в сети. И, наконец, не все уровни нуждаются в присоединении заголовков. Некоторые просто выполняют трансформацию получаемых данных, чтобы сделать их формат подходящим для смежных с ними уровней.

Следует четко различать модель OSI и стек OSI, в то время как модель является концептуальной схемой взаимодействия открытых систем, стек OSI представляет собой набор вполне конкретных протоколов. В отличие от других стеков протоколов стек OSI полностью соответствует модели OSI.

Наиболее популярными протоколами являются прикладные протоколы. К ним относятся: протокол передачи файлов FTAM, протокол эмуляции терминала VTP, протоколы справочной службы Х.500, электронной почты Х.400 и ряд других.

Стек OSI − международный, независимый от производителей стандарт, его поддерживает правительство США в своей программе GOSIP, в соответствии с которой компьютерные сети, устанавливаемые в правительственных учреждениях, должны поддерживать стек OSI. Из тех, кто работает в этом направлении, можно назвать Военно-морское ведомство США и сеть NFSNET. Одним из крупнейших производителей, поддерживающих OSI, является компания AT&T, её сеть Stargroup полностью базируется на этом стеке.

Кроме OSI, наиболее популярными являются стандарты TCP/IP, IPX/STX, NETBIOS/SMB, Decnet, SNA, 3COM, Banyn VINES и т.д.

В большинстве случаев разработчики стандартов отдавали предпочтение скорости работы сети в ущерб модульности − ни один стек

протоколов, кроме стека OSI, не разбит на семь уровней. Чаще всего в стеке протоколов выделяется 3-4 уровня: уровень сетевых адаптеров, на котором реализуются протоколы физического и канального уровней, транспортный уровень и уровень служб, вбирающий в себя функции сеансового, представительного и прикладного уровней.

Используемые в настоящее время сетевые архитектуры на базе других стандартных моделей существенно различаются по принципам взаимодействия уровней, своим характеристикам и перечню предоставляемых услуг, что связано как с реальными потребностями пользователя, так и с развитием самих этих архитектур. В реальных сетях используется множество сетевых архитектур, таких как TCP/IP, IPX/SPX, XNS XEROX, Apple Talk, SNA, Banyan VINES, ISO, 3COM, DECnet и ряд других.

Однако поистине всемирное распространение получили два подхода — архитектура TCP/IP американского научно-исследовательского центра DARPA и архитектура сети на базе стандарта ISO (в дальнейшем просто ISO). Причём принципиальные отличия в методологических основах реализации этих архитектур проистекают из учёта качества используемых каналов связи. Так, архитектура TCP/IP ориентирована на применение достаточно хороших каналов связи с низким коэффициентом ошибок (порядка 10-5), в то время как архитектура ISO допускает использование каналов с вероятностью ошибки порядка 10-3. Наконец, реализации ИВС на каналах очень хорошего качества (коэффициент ошибок порядка 10-7), например, волоконно-оптических или спутниковых, позволяют применять современные высокоскоростные сетевые технологии типа Frame Relay.

Поскольку основная задача ИВС общего пользования состоит в организации взаимодействия разнородных пользователей на значительных территориях, то главными требованиями к сетевой архитектуре являются:

наличие мощной, открытой и гибкой системы адресации, позволяющей обеспечить обслуживание значительного количества пользователей;

высокая эффективность передачи полезной информации в сети как по времени, так и по верности доставки;

высокая степень адаптации к изменяющимся внешним условиям (неисправности, подключение новых ресурсов или пользователей), что требует тщательно сбалансированной системы протоколов взаимодействия на всех уровнях модели ISO.

Стек основных протоколов сетевых архитектур ISO и TCP/IP представлен в табл. 1.1.

Можно выделить следующие существенные отличия данных архитектур:

Архитектура ISO предусматривает жёсткий набор протоколов на всех уровнях модели, когда на каждом уровне между взаимодействующими объектами сначала устанавливается логическая связь, а уже затем передаются данные. При этом сверху до низу сохраняется последовательность передачи протокольных единиц (блоков, фрагментов,

пакетов, кадров) и предпринимаются специальные меры для сохранения целостности этих порций данных. В случае потери или искажения протокольной единицы на каждом уровне (кроме физического) осуществляются перезапрос и повторная передача искажённой протокольной единицы.

Архитектура TCP/IP предусматривает возможность ветвления протоколов и даже добавление новых. За целостностью данных следит транспортный уровень (протокол ТСР) либо сам пользователь (протокол UDP).

Таблица 1.1

Уровни стандарта ISO

Стек протоколов стандарта ISO Стек протоколов TCP/IP

7. Прикладной Набор протоколов

6. Представительный Х.226

Набор Набор

протоколов протоколов

5. Сеансовый Х.225

4. Транспортный Х.224 ТСР UDP

3. Сетевой Х.25/3 IP

2. Канальный LAP-B(X.25/2) Произвольный

1. Физический X.21 Произвольный

Различия в идеологии построения сетевых архитектур порождают существенные различия механизма передачи данных на всех уровнях стандарта ISO за исключением физического и канального, где могут применяться протоколы LAP-B и Х.21, но могут и другие. Основные отличия в алгоритме передачи данных состоят, во-первых, в идеологии защиты от ошибок, и, во-вторых, в реализации режима коммутации пакетов (КП). Рассмотрим сначала методы борьбы с ошибками. На этих уровнях очень много внимания уделено вопросам защиты данных от ошибок и сбоев. Для этого выделяется второй (канальный) уровень. Обнаружение ошибок выполняется с помощью мощного помехоустойчивого кода типа БЧХ (Реком. V. 42) с минимальным кодовым расстоянием d0=5, что позволяет обнаруживать любую 4-х кратную ошибку. Исправление ошибок выполняется с помощью алгоритмов с обратной связью — РОС-ОЖ или (чаще) РОС-НП. Для борьбы со вставками и выпадениями кадров

используются тайм-аут и циклическая нумерация кадров. На сетевом уровне обеспечиваются нумерация пакетов и их перезапрос. Всё это позволяет использовать передающую среду практически любого качества, однако платой за это является высокая степень вносимой избыточности, т.е. падение реальной скорости передачи информации.

В архитектуре TCP/IP первый и второй уровни вообще не оговорены, т.е. передача может вестись даже без защиты от ошибок. Повышение верности возложено на транспортный протокол ТСР. Если используются хорошие каналы, например, волоконно-оптические линии связи (ВОЛС), то на транспортном уровне используется протокол UDP, где не предусмотрена защита от ошибок. В этом случае обнаружение и исправление ошибок осуществляются на прикладном уровне специальными программами пользователя. Такой подход становится понятным, т.к. архитектура TCP/IP первоначально была реализована в сети ARPANET, где использовались выделенные высокоскоростные каналы.

Перейдём теперь к различиям в способах коммутации пакетов, т.е. реализации 3-го уровня ISO. Здесь различия наиболее существенные.

В архитектуре ISO за маршрутизацию (доставку пакетов по адресу) отвечает третий (сетевой) уровень (Рек. Х.25). Предусматривается создание виртуальных соединений или каналов от источника до получателя, а затем по этому соединению передаются пакеты. Такой режим называется виртуальным режимом КП и по принципам напоминает традиционную коммутацию каналов (КК). В архитектуре TCP/IP реализуется другой подход, называемый дейтаграммным режимом КП. Этот режим резко упрощает задачу маршрутизации, но порождает проблему сборки сообщений из пакетов, т.к. пакеты одного сообщения могут доставляться по разным маршрутам и поступать к получателю в разное время. Дейтаграммный режим КП по принципам напоминает коммутацию сообщений (КС).

Проведём сравнения виртуального и дейтаграммного методов КП по следующим характеристикам:

− установление соединения; − адресация; − процедура передачи пакета по сети; − управление входным потоком сообщений; − эффективность использования сетевых ресурсов. Установление соединения. При виртуальной КП до передачи

сообщения устанавливается логическое соединение между взаимодействующими объектами транспортного уровня (а возможно и более высоких уровней ISO). Этот логический канал запоминается в маршрутных таблицах всех центров коммутации пакетов (ЦКП), которые участвуют в соединении. Пакеты передаются только по установленному логическому каналу, поэтому порядок их следования при этом не нарушается.

При дейтаграммной КП логического соединения не устанавливается, поэтому пакеты одного сообщения передаются по тем маршрутам, которые

оптимальны в данный момент, т.е. возможно разными маршрутами. Проблема сборки сообщения из пакетов решается на транспортном уровне (4 уровень по ISO).

Адресация. При виртуальном режиме КП полный адрес объекта-получателя передаётся только при установлении логического соединения, т.е. с первым пакетом. Получив этот пакет, объект-получатель извещает отправителя о согласии на проведение сеанса связи (или несогласии). Создаётся логическое соединение и передаются остальные пакеты, содержащие только номер логического канала.

При дейтаграммном режиме КП каждый передаваемый пакет обязательно должен содержать полный адрес получателя (и отправителя) и номер пакета в сообщении.

Передача пакета по базовой сети ПД. Виртуальный режим КП предусматривает выделение специальной базовой сети передачи данных (ПД) и передачу пакетов в этой сети ПД по готовому логическому каналу, создаваемому по инициативе транспортного уровня.

При дейтаграммном режиме каждый пакет передаётся по разным маршрутам, что позволяет эффективнее использовать сетевые ресурсы, т.к. в больших сетях загрузка каналов меняется очень быстро, поэтому маршрут доставки желательно корректировать чаще. В данном случае можно построить глобальную сеть без выделения отдельной базовой сети ПД.

Управление входящим потоком. При виртуальном режиме КП управление потоком входящих сообщений (но не пакетов) возможно лишь на входе виртуального канала, т.е. на конкретном центре коммутации пакетов для данного сообщения.

Дейтаграммный режим КП является более гибким и позволяет управлять входящим потоком сообщений практически с любого ЦКП, что улучшает гибкость управления.

Эффективность использования сетевых ресурсов. В виртуальном режиме КП оптимальный маршрут выбирается только в момент установления логического соединения, поэтому при быстром изменении ситуации на сети путь, оптимальный для первого пакета сообщения, может быть не оптимальным для последующих пакетов одного и того же сообщения.

При дейтаграммном режиме коррекция маршрута производится чаще, что позволяет более равномерно загрузить каналы всей сети и, в конечном счёте, уменьшить время доставки сообщения.

1.2. Анализ приложений сетевых архитектур

Сфера применения архитектур ISO и TCP/IP определяется их

свойствами, которые порождают основные достоинства и недостатки используемых сетевых архитектур.

Так, к основным достоинствам архитектуры ISO следует отнести:

− возможность реализации сетей даже на плохих каналах связи за счёт развитой системы защиты от ошибок и сбоев;

− возможность работать в реальном масштабе времени, простота реализации режима диалога и передачи речи в цифровой форме, поскольку задержки в доставке пакетов одного и того же сообщения незначительны;

− высокая степень стандартизации протоколов на всех уровнях, что упрощает построение ИВС заданных размеров с требуемыми показателями качества обслуживания.

Недостатки архитектуры ISO следующие: − высокая избыточность за счёт большого объёма необходимой

служебной информации; − необходимость реализации большого набора достаточно сложных

протоколов взаимодействия, причём отсутствие хотя бы одного протокола приводит к невозможности передачи данных;

− существенные трудности при организации взаимодействия различных сетей, особенно при различной сетевой архитектуре.

Рассмотрим теперь основные достоинства и недостатки архитектуры TCP/IP.

Достоинства архитектуры TCP/IP: − небольшие затраты на реализацию протоколов взаимодействия за

счёт меньшего набора требуемых протоколов; − существенное упрощение процедуры маршрутизации, что

снижает стоимость базовой сети передачи данных за счёт использования более простых ЦКП;

− возможность построения крупномасштабной ИВС с использованием разнотипного оборудования;

− возможность реализации взаимодействия различных сетей с применением простых алгоритмов согласования.

К недостаткам архитектуры TCP/IP можно отнести:

− возможность реализации только при использовании «хороших» каналов связи (желательно выделенных);

− необходимость решения проблемы сборки пакетов, которые могут поступать на транспортный уровень в произвольном порядке;

− возможность потери сообщения из-за несвоевременной доставки одного из пакетов этого сообщения;

− усложнение прикладных программ пользователя за счёт введения процедур контроля и исправления ошибок в получаемых сообщениях.

Теперь, опираясь на проведённый анализ, можно определить сферу применения сетевых архитектур.

Сетевая архитектура ISO эффективна при применении «плохих» каналов связи, необходимости работы в реальном масштабе времени и

однородной структуре оборудования, причём основным выступает качество каналов связи. Поэтому у нас получили распространение сети с использованием архитектуры ISO (например, сеть РОСПАК).

При построении глобальных сетей, когда решающим фактором выступает простота согласования работы различных национальных сетей, реализуемых, как правило, на разнотипном оборудовании, наиболее эффективно применение архитектуры TCP/IP, данный вывод подтверждается практикой, т.к. в Internet используют именно архитектуру TCP/IP.

Контрольные вопросы по разделу 1. Каковы основные требования к сетевым архитектурам? 2. Проведите сравнение сетевых архитектур по стекам протоколов. 3. Проведите сравнение архитектур ISO и TCP/IP по идеологии защиты от ошибок. 4. Проведите сравнение виртуального и дейтаграммного режимов КП. 5. Дайте анализ достоинств и недостатков сетевых архитектур ISO и TCP/IP. Приведите область их применения.

2. АРХИТЕКТУРА ГЛОБАЛЬНОЙ СЕТИ Internet 2.1. Общие сведения. История появления Internet Internet является крупнейшей в мире некоммерческой структурой и

представляет собой объединение национальных сетей с целью достаточно быстрой доставки информации между пользователями, расположенными практически в любой точке земного шара.

Дословно термин «Internet» означает «между сетей». Это отражает основную функцию Internet — объединение не только отдельных ЭВМ (хост-машин), но и обеспечение связи между различными сетями в глобальном масштабе. Это объединение даёт возможность обмена информацией между всеми ЭВМ, входящими в сети, подключённые к Internet. При этом не важно, в какой операционной системе работают хост-машины (Windows, UNIX и т.п.).

Определение. Таким образом, Internet — это сеть, объединяющая отдельные локальные, региональные, национальные и глобальные сети.

Сеть Internet начала своё существование в 1982 году, когда были объединены такие крупнейшие национальные сети, как ARPANET, NFSNET и ряд других государственных сетей США, причём основной являлась ARPANET.

Сеть ARPANET была принята в эксплуатацию в 1969 году для целей Министерства обороны США и обеспечила объединение больших и супер-ЭВМ военных и научно-исследовательских центров. В середине 70-х годов правительство США и крупные научно-исследовательские фонды начали развитие крупной компьютерной сети NFSNET, которая объединила ведущие научно-исследовательские центры и университеты США, затем к ним подключилась и организация по проведению космических исследований NASA.

Объединение ARPANET и NFSNET послужило началом создания Internet, причём логической основой (сетевой архитектурой) выступили протоколы сети ARPANET, т.е. TCP/IP. Сейчас Internet составляют 11000 различных национальных сетей, связывая более 1 млн. ПЭВМ различных типов в 110 странах мира. Более 10 млн. пользователей регулярно используют ресурсы Internet, а число получающих сообщения через эту сеть достигает 20 млн. человек.

Сама сеть Internet не имеет владельца, однако она соединяет множество сетей ЭВМ, которые имеют своих владельцев. Многие из таких сетей ЭВМ (либо отдельные хост-ЭВМ) предоставляют на коммерческой основе различную информацию, полезную во многих сферах жизнедеятельности человека. Эта информация накапливается в информационных банках национальных сетей, а доступ обеспечивается средствами Internet, что, собственно, и обеспечивает всемирную популярность Internet.

Кратко рассмотрим основные службы Internet. Самой массовой и простой службой Internet является электронная почта (e-mail), которая по принципам работы во многом напоминает обычную почту.

Другой популярный ресурс — телеконференции USENET. Фактически это набор различных групп пользователей по интересам, где возможно обсуждение практически любых вопросов (литература, наука и т.д.).

Следующим мощным инструментом Internet являются системы доступа к библиотечным банкам данных. Так, через сеть Internet можно получить доступ к Большой Британской энциклопедии, библиотеке Конгресса США, а также к основным библиотекам университетов всего мира, что позволяет найти практически любую информацию, которая имеется в книгах, журналах, статьях, диссертациях и т.д.

Другой мощной службой Internet является доступ к FTP-архивам, которые содержат различное программное обеспечение.

Наиболее «старым» сервисом является служба Telnet, которая обеспечивает интерактивный доступ к удалённым вычислительным ресурсам, причём пользователь воспринимает работу на удалённой ЭВМ как взаимодействие со своей ПЭВМ.

В последнее время Internet реализует некоторые чисто коммерческие службы, например, заказ товаров, резервирование авиабилетов, доставка подарков и т.д.

Как уже отмечалось, Internet не имеет владельца, поэтому расчёт за услуги этой сети производится с хозяином информационных ресурсов, ну, и конечно, оплачиваются используемые связные ресурсы национальной сети.

2.2. Обобщённая структура сети Internet Все сети, входящие в состав Internet, делятся на три класса:

– локальные вычислительные сети. Они обозначаются — LAN (Local Area Network);

– корпоративные (региональные) сети, обозначаются — MAN (Metropolitan Area Network);

– глобальные национальные вычислительные сети, обозначаются — WAN (Wide Area Network).

Если ЛВС имеет непосредственное подключение к Internet, то каждая рабочая станция ЛВС тоже имеет выход в Internet.

Определение. ЭВМ, имеющая самостоятельное подключение к Internet, называется хост-машиной или просто хост (от английского host — хозяин).

Каждая хост-машина получает в Internet свой адрес, по которому эту ЭВМ можно найти практически из любой точки мира.

Таким образом, Internet представляет собой совокупность взаимосвязанных хост-машин и ЛВС.

В архитектуре Internet отдельные сети (ЛВС, региональные и глобальные) соединяются друг с другом специальными устройствами — маршрутизаторами IP-пакетов.

Определение. Устройства объединения сетей в рамках Internet называются IP-шлюзами, или IP-маршрутизаторами, или (чаще) Router.

Шлюзы обычно реализуются программно на ПЭВМ общего назначения. Шлюз подключается к двум или более сетям, каждая из которых воспринимает этот шлюз как хост-ЭВМ. Поэтому шлюз имеет физический интерфейс и специальный IP-адрес в каждой из подключаемых сетей. Передача пакетов требует от шлюза определение IP-адреса следующего шлюза или, на последнем участке, IP-адреса хост-машины, которой направляется IP-пакет. Функция шлюза, которая обычно называется маршрутизацией, основана на анализе специальных маршрутных таблиц (матриц маршрутов), которые находятся в специальной базе данных. База данных в каждом из шлюзов должна постоянно обновляться, чтобы отражать текущую топологию сети Internet.

На рис. 2.1 представлена обобщённая структура Internet, где показано подключение различного вида сетей к глобальной сети. Как видно из рис. 2.1, с помощью IP-шлюзов могут быть объединены сети произвольной топологии, одноранговые (кольцевая ЛВС) и с выделенным файл-сервером (шинная ЛВС на рис. 2.1), хост-машина и MAN, кроме того, все эти объекты подключаются к глобальной сети, например, Internet.

Рис. 2.1. Фрагмент сети Internet: LAN — локальная вычислительная сеть; MAN — региональная ИВС; WAN

— глобальная ИВС; WS (Work Station) — рабочая станция ЛВС; FS (File Server) — файл-сервер; Router — IP-маршрутизатор .

Основные протоколы семейства TCP/IP приведены на рис. 2.2. Согласно рис.2.2 одни протоколы верхнего уровня (например, Telnet и FTP) зависят от ТСР, а другие (например, TFTP и RPS) — от UDP. Большинство из них используют только один из этих транспортных протоколов, но некоторые (например, DNS) — оба.

2.3. Система адресации в Internet К адресам всех хост-машин, подключённых к Internet, предъявляются

следующие требования: – все адреса должны допускать автоматическую обработку; – адреса должны содержать хотя бы минимальную информацию об их владельце.

По приведённым причинам в Internet у каждой хост-машины имеется два адреса: это дружественный (удобный) для ЭВМ цифровой IP-адрес и дружественный пользователю доменный адрес. Обе системы адресов применяются равноценно.

2.3.1. Система IP-адресов (цифровые адреса) IP-адрес является некоторым числом, выраженным в двоичной системе.

Этот адрес содержит 4 байта или 32 двоичных разряда. Принято каждый байт адресной последовательности записывать в виде десятичного числа, например, IP-адрес одной из хост-машин Российского научного центра — «Курчатовский институт» − выглядит следующим образом: 144.206.160.32.

Каждое из этих чисел содержит определённую адресную информацию: адрес сети и номер хост-ЭВМ. Существует 5 классов IP-адресов, которые описываются количеством разрядов в сетевом номере и номере хост-ЭВМ. Класс адреса определяется значением его первого байта. В табл. 2.1 приведены существующие классы IP-адресов.

Рис. 2.2. Основные протоколы семейства TCP/IP: NFS — Network File System — сетевая файловая система; NNTP — Network News Transfer Protocol — протокол сетевой передачи новостей; РОР — Post Office Protocol — протокол почтового отделения; TELNET — Terminal Networking — протокол и программные средства, позволяющие подключаться к удалённой машине и работать с ней через эмулируемый терминал; SMTP — Simple Mail Transfer Protocol — простой протокол электронной почты; FTP — File Transfer Protocol — протокол передачи файлов; RPC — Remote Procedure Call — вызов удалённых процедур; DNS — Domain Name Service — служба именования доменов; TFTP — Trivial File Transfer Protocol — простейший протокол передачи файлов; SNMP — Simple Network Management Protocol — простой протокол управления сетью; TCP — Transmission Control Protocol — протокол управления передачей данных; UDP — User Datagram Protocol — протокол пользовательских дейтаграмм; EGP — Exterior Gateway Protocol — протокол внешней маршрутизации; BGP — Border Gateway Protocol — протокол граничных маршрутизаторов; IP — Internet Protocol — межсетевой протокол; ICMP — Internet Control Message Protocol — межсетевой протокол управляющих сообщений; IGP — Interior Gateway Protocol — внутренний протокол маршрутизации; RIP — Routing Information Protocol — протокол для передачи маршрутной информации; “Hello” — реализация протокола внутренней маршрутизации; OSPF — Open Shortest Path First — открытый протокол предпочтения кратчайшего пути; IS-IS — Intermediate System to Intermediate System Protocol — протокол маршрутизации, выполняющий маршрутизацию данных IP и МОС; ARP — Address Resolution Protocol — протокол преобразования адресов; RARP —

Reverse Address Resolution Protocol — протокол обратного преобразования адресов; Х.25/3 — протокол пакетного уровня сети передачи данных; IEEE 802 — стандарт IEEE 802 для локальных сетей; SLIP — Serial Line Internet Protocol — межсетевой протокол для последовательного канала; РРР — Point-to-Point Protocol — протокол “точка-точка” ; Frame Relay — сетевой механизм для быстрой пересылки кадров; ATM — Asynchronous Transfer Mode — режим асинхронной пересылки; Х.25/2 (LAP-B) — протокол для управления передачей кадров (Link Access Procedures Balanced — сбалансированные процедуры доступа к каналу); Х.20; Х.20 bis — сопряжение оборудования обработки данных с асинхронными модемами; Х.21; Х.21 bis — сопряжение оборудования обработки данных с синхронными модемами.

Таблица 2.1

Класс Диапазоны

значений первого байта

Возможное количество сетей

Возможное количество хостов

А 1÷126 126 16 777 214 В 128÷191 16 382 65 534 С 192÷223 2 097 150 254 D 224÷239 — — E 240÷247 — —

Адреса в цифровом виде представлены в табл. 2.2.

Таблица 2.2 0 1 2 3 4 8 16 24 31 Класс A 0 NetID HostID Класс B 1 0 NetID HostID Класс C 1 1 0 NetID HostID Класс D 1 1 1 0 Групповой адрес Класс E 1 1 1 1 0 Зарезервирован для последующего использования

Примечание: NetID – адрес (идентификатор сети); HostID – адрес (идентификатор

хоста)

Адреса класса A предназначены для использования в больших сетях, содержащих более чем 216 хост-машин. Адреса класса B предназначены для сетей среднего размера, содержащих от 28 до 216 хост-машин. Адреса класса C применяются в сетях с небольшим количеством ПЭВМ до 28, например, в ЛВС. Адреса класса D предназначены для обращения к группам хост-машин. Адреса класса E были зарезервированы на будущее.

Однако в настоящее время международные организации, занимающиеся распределением адресного пространства (RIPE — Европейская организация, RIPN — Российская организация), отказались от применения классов адресов, так как в случае выделения адресного пространства малым по объёму сетям (16, 32, 64 ЭВМ) слишком много адресного пространства расходуется впустую.

Рассмотрим некоторые особенности адресации в Internet. Согласно принятому в Internet правилу, хост-ЭВМ нельзя присваивать

номер 0 (он описывает всю сеть в целом) и 255 — адрес широковещательной передачи. Кроме того, IP-адрес, первый байт которого равен 127, используется для тестирования программ и взаимодействия процессов в рамках одной хост-ЭВМ, поэтому запрещается присваивать хостам номера, начинающиеся со 127.

Помимо этого существует ряд адресов, которые используются для организации частных сетей, то есть локальных сетей, осуществляющих обмен данными по протоколам TCP/IP. Применение таких адресов также позволяет легко интегрировать подобную локальную сеть в Internet при помощи только одного «реального» IP-адреса, выделенного маршрутизатору сети. Все пакеты, проходящие через этот маршрутизатор, автоматически получают в качестве адреса отправителя адрес маршрутизатора и, таким образом, могут быть корректно обработаны другими маршрутизаторами сети. При этом маршрутизатор, занимающийся преобразованием адресов, ведёт специальную таблицу, в которой записывается, с какого адреса «внутренней» сети на какой адрес «внешней» сети был послан запрос (а также ряд других сведений). При получении от «внешнего» сервера ответа (пакета с некоторыми данными) маршрутизатор-преобразователь сверяется с таблицей и если находит тот адрес, который запросил пакет, то перенаправляет его получателю. В противном случае пакет уничтожается, и противоположная сторона информируется об этом по протоколу ICMP. Данный подход может быть также полезен для защиты от несанкционированного доступа как «снаружи» сети, так и «изнутри» (имеется в виду несанкционированная передача некой информации из сети «наружу»). В соответствии с RFC 1918, это диапазоны 10.0.0.0 ÷ 10.255.255.255, 172.16.0.0 ÷ 172.31.255.255 и 192.168.0.0 ÷ 192.168.255.255.

Важным элементом разбиения адресного пространства Internet являются подсети.

Определение. Подсеть — это некоторое подмножество сети, не пересекающееся с другими подсетями.

Это означает, например, что сеть некоторой организации с адресом класса C может быть разбита на фрагменты, которые в свою очередь будут образовывать подсети. Реально каждая подсеть соответствует некоторой физической сети, как правило, локальной, например, типа Token Ring.

Разбиение сети на подсети использует ту часть IP-адреса, которая закреплена за номерами ЭВМ. Однако, поскольку цифровая адресация сложна в запоминании и хуже воспринимается человеком, используется ещё одна система адресации — буквенная, поэтому каждая ЭВМ имеет не только цифровой адрес, но и равноправный буквенный адрес; таким образом, ЭВМ имеет два адреса.

2.3.2. Доменная система адресов На первом этапе создания сети Internet составлялся полный список,

куда включались имена всех хостов, подключаемых к сети. Однако вследствие развития Internet, а также частого изменения её топологии оказалось невозможным постоянно обновлять такой список. Это привело к созданию доменной системы адресов (имён): DNS (Domain Name System). Эта система адресации разделяет все адреса по иерархическому принципу, объединяя их в домены (от английского domain — область). Каждый домен представляет определённую группу хостов, объединенных по географическому или тематическому признаку. Полный доменный адрес обозначается как FQDN (Fully Qualified Domain Name) и читается в обратном порядке относительно цифрового адреса, если IP-адрес начинается с номера сети, то доменный адрес начинается с имени хост-машины. Например, адрес вида:

andrew.ssu.samara.ru означает: “andrew” — имя хост-ЭВМ сети “ssu”, входящей в домен “samara”, который, в свою очередь, входит в состав домена верхнего уровня “ru”. Домен “ru” отмечает Российскую Федерацию. Для того чтобы воспользоваться ресурсами этой машины, необходимо ввести команду вида: telnet andrew.ssu.samara.ru (реально машины с таким именем не существует, но принцип отображён).

Для обработки траектории поиска в отдельных доменах имеются специальные серверы имен, которые представляют из себя ПЭВМ с определённым программным обеспечением. Эти серверы имен обеспечивают преобразование доменной системы адресов в цифровую. Существуют также домены, выделенные по тематическим признакам, они имеют трехбуквенное сокращение, например, в США получили распространение следующие имена доменов (табл. 2.3). Например, полный доменный адрес вида: spacelink.msfc.nasa.gov. принадлежит организации NASA SPACElink в Хьюстоне, штат Алабама. Имя хоста стоит на первом месте. Этот хост по имени “Spacelink” принадлежит сети отдела связи с общественностью центра космических полётов NASA (Mission Space Flight Center Public Affairs Office), сокращённо обозначенного как домен “msfc”. Этот домен входит в более крупный домен “nasa”, который, в свою очередь, является частью домена

“gov” (правительство США). В базе данных этой хост-ЭВМ можно найти подробную информацию о космических полётах.

Таблица 2.3 Домен Тематический признак Com Коммерческие предприятия Edu Учебные заведения (институты, университеты) Gov Невоенные правительственные учреждения Mil Военные учреждения Net Сетевые организации Org Прочие организации

Поскольку каждый хост должен быть определён однозначно, то его компьютерное имя должно быть уникальным (полное компьютерное имя), однако в разных подсетях доменные имена хостов могут повторяться.

В некоторых случаях несколько IP-адресов могут ассоциироваться с одним доменным именем. Однако наличие доменного имени не является обязательным, в отличие от IP-адреса, без которого хост-машина просто не может подключиться к сети.

2.4. Проблема маршрутизации в базовой сети Internet В архитектуре TCP/IP сети соединяются друг с другом коммутаторами

IP-пакетов, которые называются шлюзами или IP-маршрутизаторами. Основная задача IP-маршрутизатора — определение по специальному алгоритму адреса следующего IP-маршрутизатора. Для решения этой задачи каждый IP-маршрутизатор должен располагать матрицей маршрутов (специальной базой данных, обеспечивающей маршрутизацию), которую необходимо регулярно обновлять. Это связано с тем, что в Internet используется дейтаграммный режим КП, поэтому пакеты одного сообщения могут доставляться различными маршрутами, причём для каждого пакета должен выбираться маршрут, оптимальный для ситуации, сложившейся в данный момент на сети.

Алгоритм маршрутизации является тем фундаментом, на котором строится вся работа базовой сети с архитектурой TCP/IP. Во всех сетевых топологиях, за исключением, быть может, самых простых, обеспечение надёжных сетевых услуг требует определённой динамики маршрутизации. Неожиданные изменения в связности базовой сети должны рассматриваться как обычные явления и соответствующим образом обрабатываться, так же как и перегрузки отдельных направлений и каналов.

При традиционной технологии каждый пакет обрабатывается маршрутизатором индивидуально, при этом устройство выполняет четко определенную последовательность операций, к тому же такие операции, как просмотр таблицы маршрутов, формирование нового МАС-адреса, являются обязательными. Некоторые маршрутизаторы обладают дополнительными функциями, например фильтрацией. Выполнение основных и дополнительных операций отнимает много времени. В результате многие сетевые администраторы больших распределенных сетей со значительной нагрузкой довольно неохотно активизируют дополнительные функции обработки пакетов на маршрутизаторах. Каждый пакет обрабатывается независимо от других. Большое количество доступных функций обработки повышает общую функциональность изделия, но снижает его производительность.

Рис.2.3. Традиционная схема обработки пакетов в маршрутизаторах Существует ряд свойств, которые считаются необходимыми для

приемлемого алгоритма маршрутизации: − алгоритм маршрутизации должен распознавать отказ и восстановление каналов связи или других IP-маршрутизаторов и переключаться на другие, подходящие маршруты, причём время переключения маршрутов должно быть меньшим, чем типичный тайм-аут пользователя протокола ТСР (примерно 1 мин);

− алгоритм должен исключать образование циклов, петель и эффекта «пинг-понг» в назначаемых маршрутах как между соседними IP – маршрутизаторами, так и для удалённых IP - маршрутизаторов, причём существование вышеперечисленных эффектов не должно превышать типичного тайм-аута пользователя протокола TCP (примерно 1 минута);

− нагрузка, создаваемая управляющими сообщениями, которые необходимы для работы алгоритма маршрутизации, не должна ощутимо ухудшать или нарушать нормальную работу сети. Изменение состояния сети, которое может прервать нормальную

работу в некоторой локальной области сети, не должно оказывать воздействия на удалённые участки;

− поскольку размеры сети постоянно увеличиваются, необходимо обеспечить эффективное использование сетевых ресурсов, например, изменение матриц маршрутов выполнять по частям, передавая по глобальным сетям только дополнения к базам данных по маршрутизации;

− размер базы данных по маршрутизации не должен превышать некоторой константы, не зависящей от топологии сети, умноженной на количество узлов и на среднюю связность (среднее число инцидентных ветвей) сети. Хорошая реализация не должна требовать хранения полной базы данных по маршрутизации в каждом IP - маршрутизаторе;

− если используются метрики, основанные на достижимости узла и задержке в доставке пакета, то они не должны зависеть от прямой связности со всеми другими IP-маршрутизаторами или от использования механизмов широковещательной передачи, специфичных для некоторых сетей. Процедуры опроса должны использоваться очень умеренно и не должны вносить дополнительных расходов, которые превосходили бы некоторую константу, не зависящую от топологии сети, умноженную на длину самого большого пути без циклов;

− маршруты по умолчанию, вводимые обычно как средство сокращения размеров базы данных по маршрутизации, должны использоваться очень осторожно, так как это может вызвать множество проблем, связанных с возможностью появления циклов, петель и неправильных конфигураций. В общем случае маршруты по умолчанию следует использовать в качестве первоначальных предположений о маршрутизации, чтобы затем выбирать окончательное направление передачи.

Кроме перечисленных выше задач IP-маршрутизатор должен обеспечивать эффективное распределение собственных ресурсов как по пропускной способности каналов, так и по объёму буферных ЗУ, используемых для хранения пакетов, ожидающих передачу. Самая очевидная стратегия «первым пришёл — первым обслужен» (FCFS — First Come First Served) может оказаться неприемлемой в условиях перегрузки сети.

Так, например, нельзя допустить, чтобы высокоскоростной канал захватил весь объём буферных ЗУ, ничего не оставив низкоскоростному каналу. В хороших алгоритмах обязательно должно учитываться поле «тип услуг» заголовка IP-пакета; IP-маршрутизатор может назначить больший приоритет IP-пакетам, передающим управляющую или служебную информацию.

Наконец, алгоритм маршрутизации должен обеспечивать надёжный алгоритм определения состояния каждого канала связи и узла в базовой сети и, если требуется, состояние хост-ЭВМ. Для этого нужен, по крайней мере,

протокол канального уровня, предполагающий периодический обмен кадрами через каждый канал связи. Однако этого часто оказывается недостаточно, поэтому дополнительно требуется специальный механизм в алгоритмах маршрутизации. Пути передачи сообщений о таких событиях, как сбой или восстановление канала связи или IP-маршрутизатора , не должны требовать корректного функционирования алгоритма маршрутизации как такового. По техническим, административным, географическим, а также иногда и политическим соображениям IP-маршрутизаторы группируются в так называемые «автономные системы». IP-маршрутизаторы, входящие в одну автономную систему, контролируются одной организацией, обеспечивающей их сопровождение, и используют общие для данной автономной системы алгоритмы маршрутизации.

Определение. Конкретный вариант протокола маршрутизации, действующий внутри одной автономной системы, называется внутренним протоколом маршрутизации (IGP — Interior Gateway Protocol).

Возможно, что некоторому IP-пакету, чтобы достичь места назначения, придётся пройти через IP - маршрутизаторы двух или более автономных систем. Поэтому автономные системы должны иметь возможность обмениваться информацией о своём состоянии.

Определение. Протокол для обмена служебной информацией между автономными системами называется внешним протоколом маршрутизации (EGP — Exterior Gateway Protocol).

Каждый IP-маршрутизатор должен обеспечить реализацию протоколов физического, канального, межсетевого уровней, а также протоколы доступа к сети. В качестве последних используются протоколы Ethernet, Frame Relay, ATM, SLIP, PPP и ряд других, а для сетей с архитектурой ISO протокол Х.25/2 (LAP-B). Кроме того, IP-маршрутизатору необходима реализация некоторого алгоритма выбора маршрута по таблице маршрутизации, а также алгоритма её обновления.

Процедура выбора пути заложена в протоколе IP, причём IP-уровень не знает всего пути, а владеет лишь информацией о том, какому инцидентному IP-маршрутизатору передать IP-пакет с конкретным адресом места назначения.

Определение. Таблица маршрутизации, иногда называемая базой данных маршрутизации, − это набор маршрутов, используемых маршрутизатором в данный момент.

Строки таблицы маршрутизации содержат по крайней мере следующую информацию:

− действительный адрес или множество действительных адресов в сети;

− информацию, вычисленную протоколом маршрутизации или необходимую ему;

− информацию, необходимую для того, чтобы переслать сообщение на один маршрутизатор ближе к получателю.

Информация о маршрутизации содержит метрику, т.е. меру времени или расстояния, и несколько отметок о времени. Информация о пересылке включает в себя данные о выходном интерфейсе и адрес следующей системы по пути. Обычно маршрутизаторы хранят данные о нескольких возможных следующих транзитных маршрутизаторах в одной строке таблицы.

Просмотр таблицы маршрутизации происходит в три этапа: − ищется соответствие адреса, записанного в IP-пакете, адресу места назначения в маршрутной таблице. В случае успеха пакет посылается соответствующему IP-маршрутизатору или непосредственно хост-ЭВМ. Связи “точка-точка” выявляются именно на этом этапе;

− ищется соответствие адреса, записанного в IP-пакете, адресу некоторой региональной сети места назначения (одна запись в таблице маршрутизации соответствует всем хостам, входящим в данную региональную сеть). В случае успеха система действует так же, как и в предыдущем пункте;

− ищется маршрут «по умолчанию», если таковой предусмотрен; дейтаграмма посылается в соответствующий маршрутизатор.

Существуют статические и динамические алгоритмы обновления таблицы.

Статический алгоритм есть способ маршрутизации, не изменяющийся при изменении топологии и состояния сети. Простая маршрутизация обеспечивается разными алгоритмами, типичными из которых являются алгоритмы случайной и лавинной маршрутизации. Случайная маршрутизация — передача данных из узла в любом, случайным образом выбранном направлении, кроме направления, по которому данные поступили в узел. Данные, совершая «блуждания» по сети с конечной вероятностью когда-либо достигают адресата. Лавинная маршрутизация — передача данных из узла во всех направлениях, кроме того, по которому поступили данные. Очевидно, что хотя бы одно направление обеспечит доставку пакета за минимальное время, т.е. лавинная маршрутизация гарантирует малое время доставки.

Шлюзы, входящие в состав одной автономной системы, могут выполнять алгоритм динамической маршрутизации — протоколы на основе алгоритма Беллмана-Форда и протоколы на основе алгоритма Дейкстры. Каждой дуге графа ставится в соответствие действительное число, называемое длиной дуги; тогда длина пути определяется суммой длин составляющих его дуг. Обычно это число переприёмов или средняя задержка пакетов, но возможны и другие метрики, например, пропускная способность канала связи, надёжность.

Шлюзы, работающие по алгоритму Беллмана-Форда, хранят вектор длин кратчайших маршрутов до всех сетей, входящих в состав объединённой

сети. Периодически каждый шлюз передаёт свой вектор соседним шлюзам автономной системы, а элементы вектора, принятого от соседнего шлюза, складываются с длинами исходящих линий связи. На основе полученной таблицы строится новый вектор длин кратчайших маршрутов — алгоритм Беллмана-Форда (DV — алгоритм Distance Vector). Протоколы на основе DV-алгоритма достаточно просто реализуются, требуют мало памяти и процессорного времени, однако они обладают рядом общих недостатков. При увеличении количества сетей, входящих в состав автономной системы, резко возрастает количество передаваемой информации, т.к. DV-алгоритм требует, чтобы все шлюзы периодически передавали свои векторы длин маршрутов.

Шлюзы, работающие по алгоритму Дейкстры (Shortest Path First — SPF-алгоритм), сначала определяют кратчайшие маршруты по всем сетям автономной системы. Для этого в каждом шлюзе строится полное дерево кратчайших путей с корнем в данном шлюзе. Процедура построения дерева кратчайших путей использует принцип, согласно которому в дерево кратчайших путей первой включается дуга с наименьшей длиной, поэтому алгоритм Дейкстры часто называют первым кратчайшим путем. После того как в шлюзе построено дерево кратчайших путей, изменения характеристик линий связи, определяющих длины соответствующих дуг графа, изменения топологии сети приводят к небольшим дополнительным вычислениям для корректирования дерева кратчайших путей. Шлюзы обмениваются только сведениями о длинах исходящих линий связи, а не векторами длин маршрутов, как в случае алгоритма Беллмана-Форда. Размер корректирующих пакетов со служебной информацией для маршрутизации мал и не зависит от числа сетей в автономной системе. Каждый шлюз посылает такие пакеты с помощью лавинной маршрутизации. При появлении в сети нового шлюза или включении новой линии связи изменения в топологии сети не учитываются при маршрутизации в течение некоторого времени для того, чтобы информация о происшедших изменениях успела достигнуть всех шлюзов автономной системы.

В целом алгоритм Дейкстры, по сравнению с алгоритмом Беллмана-Форда, обеспечивает более реальную оценку ситуации в сети, более быструю реакцию на важные изменения в сети (такие, как включение новой линии связи) и уменьшает зацикливание пакетов; однако алгоритм Дейкстры сложнее в реализации и требует в несколько раз больше памяти.

2.4.1. Протоколы маршрутизации В пересылаемых по сетям пакетах данных содержится большой объем

информации; но она ничего не говорит о том, каким образом данный пакет должен найти свой путь в хитросплетении маршрутизаторов, коммутаторов и других устройств в глобальной сети. Пакету каким-то образом следует указать путь к цели. Протоколы маршрутизации, базирующиеся на алгоритме Беллмана-Форда и Дейкстра, помогают пакетам найти не только верную, но и

самую короткую дорогу к станции назначения, что экономит и время, и деньги.

Протоколы маршрутизации определяют топологию сети и сохраняют информацию о ней в таблице маршрутизации. Если маршрутизатор не применяет протокол маршрутизации, он хранит статические маршруты или использует отдельный протокол на каждом интерфейсе. Обычно маршрутизаторы работают с одним протоколом.

Протоколы маршрутизации выполняют две важнейшие функции. Во-первых, с их помощью определяется оптимальный путь передачи

пакета по сети. Обычно избирается путь, обеспечивающий минимальное время доставки при максимальной надежности. Как правило, это путь с минимальным числом транзитных узлов; передача данных в обход загруженных участков (с целью избежания заторов) − исключение из этого правила.

Протокол маршрутизации предполагает постоянный сбор информации о состоянии маршрутов и обновление таблиц маршрутизации при изменении топологии сети вследствие отказов или перегрузок. Таким образом, таблицы маршрутизации всегда содержат точную информацию о топологии сети.

Во-вторых, функцией протоколов маршрутизации является передача пакетов по сети. Получая очередной пакет, маршрутизатор считывает адрес назначения из заголовка пакета и определяет, в каком направлении (через какой узел) следует осуществить дальнейшую передачу пакета. Для принятия такого решения используется информация из таблицы маршрутизации.

Протокол маршрутизации может работать только тогда, когда формат пакетов соответствует одному из маршрутизируемых протоколов (routable protocol).Примеры маршрутизируемых протоколов − IP,IPX,Xerox Network System и т.д. Маршрутизируемые протоколы задают формат пакетов, в которые данные упаковываются для передачи по сети, а протоколы маршрутизации обеспечивают передачу этих пакетов, определяя путь их следования по адресам назначения, приведенным в полях заголовка.

Протоколы, используемые при создании таблицы маршрутизации, можно разделить на три категории:

− протоколы длины вектора расстояния; − протоколы состояния канала; − протоколы политики маршрутизации. Классификация протоколов маршрутизации показана на рис.2.4.

Рис 2.4. Классификация протоколов маршрутизации Протоколы длины вектора − простейший и наиболее

распространенный тип протоколов маршрутизации. Большинство используемых сегодня протоколов этого типа ведет свое начало от протокола Routing Information Protocol компании Xerox (иногда они так и называются). Протоколы данного класса включают IP RIP, IPX RIP, протокол управления таблицей маршрутизации RTMP и IGRP.

Свое название этот тип протоколов получил от способа обмена информацией. Периодически каждый маршрутизатор копирует адреса получателей и метрику из своей таблицы маршрутизации и помещает эту информацию в рассылаемые соседям сообщения об обновлении. Соседние маршрутизаторы сверяют полученные данные со своими собственными таблицами маршрутизации и вносят необходимые изменения.

Этот алгоритм прост и, как кажется на первый взгляд, надежен. К сожалению, он работает наилучшим образом в небольших сетях при (желательно полном) отсутствии избыточности. Крупные сети не могут обойтись без периодического обмена сообщениями для описания сети, однако большинство из них избыточны. По этой причине в сложных сетях возникают проблемы при выходе линий связи из строя, так как несуществующие маршруты могут остаться в таблице маршрутизации в течение длительного периода времени.

Вторую категорию протоколов обслуживания среды составляют протоколы состояния канала. Впервые предложенные в 1970 году в статье Эдсгера Дейкстры, протоколы состояния канала сложнее, чем протоколы длины вектора. Взамен они предлагают детерминистское решение типичных

для их предшественников проблем. Вместо рассылки соседям содержимого своих таблиц маршрутизации каждый маршрутизатор осуществляет широковещательную рассылку списка маршрутизаторов, с которыми он имеет непосредственную связь, и напрямую подключенных к нему локальных сетей. Эта информация о состоянии канала рассылается в специальных объявлениях. За исключением широковещания периодических сообщений о своем присутствии в сети, маршрутизатор рассылает объявления о состоянии каналов только в случае изменения информации о них или по истечении заданного периода времени.

Недостатком таких протоколов состояния каналов, как OSPF, IS-IS и NLSP, являются их сложность и высокие требования к памяти. Они трудны в реализации и нуждаются в значительном объеме памяти для хранения объявлений о состоянии каналов.

К третьей категории протоколов по обслуживанию среды относятся протоколы правил маршрутизации. Если протоколы маршрутизации на базе алгоритмов длины вектора и состояния канала решают задачу наиболее эффективной доставки сообщения получателю, то задача маршрутизации − наиболее эффективная доставка сообщения получателю по разрешенным путям. Такие протоколы, как BGP (Border Gateway Protocol) или EGP (Exterior Gateway Protocol), позволяют операторам Internet получать информацию о маршрутизации от соседних операторов на основе контрактов или других нетехнических критериев. Алгоритмы, используемые для политики маршрутизации, опираются на алгоритмы длины вектора, но информация о метрике и пути базируется на списке операторов магистрали.

2.4.2. Внутришлюзовые протоколы маршрутизации Протокол RIP (Routing Information Protocol, RFC 1058, 1581, 1582,

1724) очень популярен среди тех, кто имеет отношение к Internet. Это протокол с использованием алгоритма длины вектора, где маршрут определяется исходя из расстояния (числа транзитных узлов) на пути следования данных до точки назначения. RIP известен довольно давно − впервые он появился в 1982 году как часть набора протоколов TCP/IP в версии UNIX, предложенной Berkley Software Distribution. В настоящее время RIP служит основой для многих других протоколов маршрутизации, например для протокола маршрутизации AppleTalk. Другие компании (Novell и Banyan, кстати говоря, в их числе) также разработали протоколы на основе RIP. По существу, компании Microsoft удалось расширить возможности Windows NT для работы в глобальных сетях именно за счет поддержки маршрутизации пакетов на основе RIP.

В маршрутизаторе, работающем с RIP, вся информация хранится в виде таблицы маршрутизации, содержащей следующие поля:

− пункт назначения (в нем перечислены все конечные, в смысле адреса, локальные сети);

− следующий транзитный узел (оно определяет, на какой порт необходмо переслать пакет для отправки на следующий маршрутизатор);

− расстояние (число транзитных узлов, необходимых для того, чтобы достичь пункта назначения).

Таблица маршрутизации RIP содержит информацию о наилучшем пути к месту назначения. После получения новых данных от другого узла старая информация стирается, и на ее место записывается новая.

Выбор оптимального маршрута в RIP обеспечивается рассылкой соответствующих сообщений при изменении топологии сети. Например, если маршрутизатор выявляет отказ в одном из каналов связи, он вносит изменения в свою таблицу маршрутизации, а затем рассылает копии новой таблицы всем своим соседям. Соседи соответственно вносят изменения в свои таблицы и рассылают их копии соседям и т.д. В результате через короткое время необходимая информация достигает всех маршрутизаторов.

В соответствии с протоколом RIP каждый маршрутизатор автоматически посылает (примерно раз в 30 секунд) своим соседям пакет типа «ответ» со своей таблицей маршрутизации. Для передачи больших таблиц маршрутизации требуется несколько пакетов. Помимо этого в протоколе RIP предусмотрено, чтобы каждый маршрутизатор следил за тем, сколько времени прошло с момента получения последнего ответа; если ответ от кого-нибудь из соседей не поступает в течение длительного времени (обычно 90 секунд), соответствующий путь удаляется из таблицы маршрутизации данного устройства, а все соседи извещаются об этом событии.

В протоколе RIP предусмотрен ряд мер, призванных повысить стабильность работы протокола. Среди них: лимит числа промежуточных узлов (hop-count limit), временный отказ от приема информации (hold-down) и т.д. Лимит на число промежуточных узлов позволяет предотвратить зацикливание пакета при пересылке. Данный лимит в RIP равен 15, откуда следует, что этот протокол годится только для не слишком больших сетей (во второй версии протокола RIP это ограничение снято, и количество промежуточных узлов может достигать 255).

Основным недостатком RIP является не слишком высокая функциональность: он не годится для больших сетей и не может эффективно определять альтернативные маршруты.

Протокол IGRP. Протокол IGRP (Interior Gateway Routing Protocol)

разработан фирмой Cisco в 1980 году. При разработке протокола IGRP фирма Cisco главной задачей ставила обеспечение живучести нового протокола маршрутизации в пределах одной автономной системы, которая может иметь

произвольную топологию. Протокол работает по алгоритму вектора расстояния, и его текущая реализация предназначена для сетей TCP/IP.

В течение нескольких последних лет маршрутизация становится все более сложным процессом, чем раньше. Протокол RIP IP использовался в большинстве реальных сетей и обеспечивал своими возможностями все возникающие при маршрутизации проблемы. Однако постоянный рост размеров сетей, тенденция к децентрализованному контролю сетью и т.д. − все это в результате значительно усложнило управление сетями. Протокол IGRP − один из инструментов, который помогает в решении данных проблем.

Протокол принадлежит к классу протоколов IGP. Протокол имеет некоторые общие черты с протоколом RIP, но был разработан для работы в сложных и больших распределенных сетях. Так как он работает по алгоритму вектора расстояния, он позволяет формировать маршрутизаторам свои таблицы маршрутизации с помощью обмена служебной информацией с другими маршрутизаторами. Маршрутизатор стартует с таблицей маршрутизации, содержащей только информацию о напрямую подключенных сетях. Затем он будет получать информацию о других существующих сетях с помощью обмена сообщениями с соседними маршрутизаторами. Протокол IGRP поддерживает распределение потока данных через два или более маршрутов, которые имеют одинаковую метрику.

Для обеспечения дополнительной гибкости протокол IGRP разрешает многопутевую маршрутизацию. При этом «горячее» резервирование каналов связи с одинаковой шириной полосы пропускания допускает автоматическое переключение трафика на второй канал в случае выхода из строя первого. Несколько каналов могут использоваться даже при различиях в их метриках.

При своей работе протокол IGRP использует следующие метрики: − время задержки; − пропускная способность канала; − загруженность канала; − надежность канала связи. Протокол IGRP предусматривает широкий диапазон значений для

своих метрик. Например, надежность и загруженность канала связи могут принимать любое значение в интервале чисел от 1 до 255. Пропускная способность канала может принимать значение от 1200 бит/с до 10 Гбит/с. Время задержки может быть любым в диапазоне до 24-го порядка. Такие широкие диапазоны метрик позволяют производить очень точную их регулировку в большой сети с большим диапазоном изменений характеристик производительности.

Протокол EIGRP. Фирма Cisco, в продолжении IGRP, разработала

протокол EIGRP (Enhanced Interior Gateway Routing Protocol). Он объединяет в себе достоинства алгоритмов вектора расстояния и состояния канала,

включая низкую загрузку служебным трафиком и быстрое восстановление после изменений в сетевой топологии.

Протокол EGRP представляет собой первую реализацию алгоритма DUAL (Distributed Update Algorithm), который позволяет маршрутизатору восстанавливать свою работоспособность сразу же после изменения в сетевой топологии, что значительно увеличивает надежность работы в распределенной сети. В большинстве ситуаций маршрутизаторы, работающие по протоколу EGRP, перестраиваются в соответствии с изменениями в топологии меньше, чем за одну секунду. Таким образом, хотя протокол EGRP и перенял технологии алгоритма вектора расстояния от IGRP, он обладает возможностями протоколов, работающих по алгоритму состояния канала, таких как IS-IS и OFPF.

Протокол маршрутизации EIGRP имеет четыре базовых компонента: 1. Обнаружение соседа. 2. Надежный транспортный протокол. 3. DUAL. 4. Модуль независимости от протокола. «Обнаружение соседа» − это процесс, который маршрутизаторы

используют для динамического получения информации о других маршрутизаторах, находящихся на подключенных напрямую сетях.

Надежный транспорт отвечает за гарантированную доставку сообщений протокола EIGRP всем соседям. Однако надежность не является непременным условием доставки. Некоторые сообщения могут передаваться с гарантией доставки, а некоторые нет.

Компонент DUAL воплощает процесс принятия решения для всех вычислений маршрутов. Он отслеживает информацию о маршрутах, полученную от всех соседей, и затем выбирает маршрут для помещения в таблицу маршрутизации.

Модуль независимости от протокола отвечает за выполнение требований определенного протокола сетевого уровня. Например, при использовании протокола IP данный модуль отвечает за посылку и получение сообщений протокола EIGRP, которые инкапсулированы в дейтаграммы протокола IP.

Протокол EIGRP обеспечивает малое время восстановления благодаря применению модели «запрос-ответ», при которой пакеты, содержащие обновленную информацию, посылаются только тем маршрутизаторам, на работу которых может повлиять очередное изменение в сетевой топологии.

Протокол OSPF (Open Shortest Path First, RFC 1850, 1583, 1584, 1587)

представляет собой протокол состояния маршрута, причём в качестве метрики используется коэффициент качества обслуживания. Каждый маршрутизатор обладает полной информацией о состоянии всех интерфейсов шлюзов автономной системы. Определяющими являются три характеристики: задержка, пропускная способность и надёжность. Преимущества OSPF:

− для каждого адреса может быть несколько маршрутных таблиц, по одной на каждый вид IP-операции;

− каждому интерфейсу присваивается безразмерная цена, учитывающая пропускную способность, время транспортировки сообщения; каждой IP-операции может быть присвоена своя цена;

− при существовании эквивалентных маршрутов OSFP распределяет поток равномерно по этим маршрутам;

− при связи «точка–точка» не требуется IP-адрес для каждого из концов;

− применяется мультикастинг вместо широковещательной адресации, что снижает загрузку не вовлечённых в обмен сегментов.

Протокол OSPF был разработан для сети ARPANet в 1978 году. Благодаря своей функциональности OSPF быстро приобретает черты отраслевого стандарта. Данный протокол обеспечивает поддержку нужд крупных вычислительных сетей: обслуживание запросов на специальные услуги, работу с несколькими протоколами сетевого уровня, а также аутентификацию. OSPF способен осуществлять эффективную маршрутизацию пакетов с учетом изменений топологии сети, соответствующим образом меняя путь прохождения сетевого трафика. Кроме того, накладные расходы на пересылку данных об изменении топологии в OSPF меньше: рассылке подлежит не таблица маршрутизации в целом, а только информация об изменениях. OSPF иногда называют протоколом на основе распределенных баз данных, хотя правильнее его называть протоколом маршрутизации на основе данных о состоянии каналов связи (link state routing protocol). Термин «link state routing protocol» означает, что в OSPF поддерживается топологическая база данных, где хранится информация о состоянии каналов связи в автономной сети. Данная информация используется для вычисления кратчайшего пути передачи пакета.

В настоящее время многие компании выпускают маршрутизаторы, поддерживающие OSPF.

Протокол OSPF предусматривает, что новый маршрутизатор, начав работу в сети, рассылает «приветствия» всем своим соседям. Такие же сообщения периодически рассылают все маршрутизаторы, подтверждая тем самым свою работоспособность. В итоге новый маршрутизатор очень быстро «знакомится» со всеми своими соседями.

Недостатки OSPF — трудно получить информацию о предпочтительности каналов для узлов, поддерживающих другие протоколы или имеющих статическую маршрутизацию.

Протокол IS-IS. При содействии Международной организации по

стандартизации ISO разработаны несколько протоколов маршрутизации. Объединенные сети OSI используют уникальную технологию: промежуточная система − IS, конечная система − ES. На этих терминах

базируются протоколы OSI ES-IS, которые позволяют ES и IS находить друг друга, и IS-IS, который обеспечивает маршрутизацию между IS.

Описание протокола IS-IS приведено в документе ISO 10589. Протокол IS-IS первоначально предназначался для маршрутизации в сети с ISO-протоколом под названием сетевой протокол без установления соединений Connectionless Network Protocol (CLNP).Последние версии протокола IS-IS поддерживают как сети на базе CLNP,так и сети на базе протокола IP. Эту версию протокола IS-IS называют также «интегрированным» IS-IS.

Протокол IS-IS обеспечивает маршрутизацию только между различными промежуточными системами. В основе этого протокола лежит алгоритм состояния каналов связи. Алгоритм маршрутизации IS-IS построен на предположении, что маршрутизаторы обмениваются информацией с использованием единой метрики для определения топологии сети. Эта метрика является обязательной. По умолчанию она имеет максимальное значение маршрута 1024. Администратором сети данный показатель может быть установлен произвольно. При этом отдельный канал связи может иметь максимальное значение 64. Общая длина маршрута определяется путем суммирования стоимости отдельных каналов связи.

Для упрощения работы маршрутизаторов в протоколе IS-IS различают два IS-уровня − первый и второй. IS первого уровня может общаться только с IS первого уровня, находящейся в той же самой области. IS вторых уровней могут общаться с промежуточными системами других областей. Другими словами, IS первого уровня формирует область, а IS второго осуществляет маршрутизацию между областями. При этом IS второго уровня формирует маршрут только через другие промежуточные системы того же уровня. Такая схема значительно упрощает весь алгоритм маршрутизации. Теперь для того чтобы две IS первого уровня могли связаться между собой, им необходимо знание пути до своей IS второго уровня. Далее маршрут проходит по пути уровня два, который носит название «стержень» внутридоменной маршрутизации.

В этой связи максимальные показатели пути каналов разного уровня имеют различные значения. Это необходимо для обеспечения максимальной эффективности алгоритма поиска кратчайшего пути. В протоколе IS-IS определены три дополнительных показателя:

− задержка − определяет величину задержки при передачи пакета по тому или иному каналу связи;

− затраты − определяются стоимостью предоставления услуг каналом связи;

− ошибки − определяются частотой возникновения ошибок при передаче пакетов по каналу связи.

Одной из версий протокола IS-IS является интегрированный IS-IS. Пакеты интегрированного IS-IS дополнены несколькими полями, что позволяет поддерживать дополнительные сетевые уровни. Эти поля сообщают маршрутизаторам следующую информацию:

− досягаемость сетевых адресов другими протоколами маршрутизации; − тип поддерживаемого маршрутизатором протокола; − дополнительную информацию для некоторых протоколов. Интегрированный IS-IS позволяет функционировать протоколу

маршрутизации с сетевыми протоколами независимо от других типов протоколов маршрутизации. Другими словами, реализуется возможность направлять по определенным маршрутам, рассчитанным одним протоколом маршрутизации, несколько протоколов сетевого уровня. Этот метод позволяет значительно сократить объем таблиц маршрутизации.

Протокол “HELLO”. Протокол HELLO часто используется совместно

с TCP/IP. В отличие от RIP в нем критерием выбора маршрута служит время, а не расстояние. Поэтому HELLO требует достаточно точной синхронизации служб времени шлюзов.

В заголовке находятся несколько блоков данных, содержащих оценку задержки распространения сообщения от передающей машины до принимающей и оценку рассогласования между службами времени обоих машин. Последний параметр позволяет корректировать времена, измеренные на разных машинах.

Хронологическая метка используется машинами, через которые проходит сообщение, для вычисления сетевых задержек. Таким образом, строится таблица маршрутизации, отражающая реальные значения времен передачи.

Протокол NLSP. Для преодоления недостатков протоколов RIP IPX

фирма Novell разработала, кроме RIP IPX, еще один протокол − NetWare

Link Services Protocol (NLSP). Протокол маршрутизации NLSP работает по

алгоритму состояния канала; примерами подобных протоколов служат

Open Shortest Path First (OSPF) в сетях TCP/IP и IS-IS, разработанный

комитетом ISO для сетей в архитектуре OSI.

По сравнению с RIP протокол NSLP предоставляет больше

возможностей при проектировании распределенных сетей и применяется в

основном в сложных, смешанных топологиях, достоинством которых

является наличие резервных путей.

Протокол NLSP по сравнению с RIP IPX обладает рядом

преимуществ, среди которых можно выделить следующие:

− низкая загруженность сети; − распределение потока данных (Load Balancing); − возможность создания больших распределенных сетей; − возможность вручную назначать стоимость линий связи. Маршрутизаторы и серверы могут использовать протокол NLSP для

взаимодействия и обмена информацией как на локальных, так и через

глобальные сети. Маршрутизатор, работающий по протоколу NLSP,

формирует полную карту сетевой топологии в его собственной области

маршрутизации. Данная карта содержит информацию о каждом канале

связи в области, информацию о других маршрутизаторах, статус их работы

и о подключенных к ним каналах. Карта сети позволяет маршрутизатору

принимать более интеллектуальное решение о передачи трафика, чем в

случае использования протокола на основе алгоритма длины вектора.

Достоинством протокола NLSP является его полная совместимость с

протоколом RIP IPX. Можно использовать в одной сети маршрутизаторы,

работающие по протоколам NLSP и RIP/SAP.

Алгоритм состояния канала, на основе которого работает протокол

маршрутизации NLSP, определяет стоимость каждого узла. Алгоритм

вычисляет наименьшую общую стоимость каждого канала и заносит эту

информацию в базу данных передачи. Необходимо отметить, что все

дубликаты пути, имеющие одинаковую стоимость, также сохраняются.

Вычисление производится на основе стоимости каждого порта

маршрутизатора, который может иметь стоимость в пределах от 1 до 63.

Протокол NLSP может самостоятельно присвоить стоимость каналу

связи,основываясь на его скорости.

Так как протокол NLSP разрабатывался на основе протокола IS-IS, то

форматы заголовков пакетов у обоих протоколов, как правило, совпадают.

Фиксированная часть пакета NLSP той же длины, что и у IS-IS. Некоторые

поля, использующиеся в IS-IS, зарезервированы в NLSP (например,

«Длина идентификатора» и «Максимум адресов областей») и наоборот.

Основное отличие этих двух протоколов состоит в том, что к пакету NLSP

добавляется заголовок IPX, тогда как пакету IS другого заголовка не

требуется.

2.4.3. Внешние протоколы маршрутизации

Внешние протоколы маршрутизации предназначены главным образом для связи между автономными (независимыми) системами.

Протокол EGP (Exterior Gateway Protocol) − один из известных

протоколов этого типа (RFC 904, 827, 888, 911, 1092, 1093). Документ RFC 827, предложивший первую модель шлюза для взаимодействия со шлюзами других автономных систем, и документ RFC 888, представляющий собой развитие этой модели, накладывали существенное ограничение на топологию сети Internet, предполагая древовидную двухуровневую структуру, корнем которой является так называемая «магистральная» автономная система, состоящая из «магистральных» шлюзов. Главным преимуществом такой модели считалась невозможность образования в древовидной топологической структуре циклических маршрутов между автономными системами.

С помощью протокола EGP шлюзы могут снабжать друг друга информацией о достижимости соседних шлюзов и о маршрутах к ним. При этом динамическое вычисление маршрутов выполняется только шлюзами магистральной автономной системы, и затем результаты могут быть сообщены немагистральным шлюзам. Немагистральные шлюзы также могут предоставлять маршрутную информацию магистральным и немагистральным шлюзам, но они не имеют права передавать дальше маршруты, вычисленные на основе информации, полученной от других шлюзов. Это ограничение часто называется ограничением на распространение информации «третьей группы». Протокол EGP включает в себя механизм определения достижимости соседей (соседними называются шлюзы, совместно выполняющие протокол EGP), контроля достижимости и обмена информацией в форме обновляющих сообщений. Цель использования алгоритма достижимости — убедиться в том, что сосед работает и может поставлять надёжную информацию. Не менее важной является задача фильтрации информации перед тем, как отправлять её другим шлюзам, чтобы избежать лишних изменений базы данных.

Как правило, локальные шлюзы передают по внешнему протоколу только сведения, касающиеся своих автономных систем, чтобы не увеличивать без необходимости трафик в сетях.

Протокол BGP (Border Gateway Protocol, RFC 1267) — это протокол

маршрутизации между автономными системами в сети Internet; он построен на основе опыта, накопленного при эксплуатации протокола EGP. Главная цель BGP — сократить транзитный трафик. Протокол BGP использует расширенное понятие автономной системы. В данном случае внутри автономной системы шлюзы могут использовать несколько различных протоколов маршрутизации и несколько метрик. Однако внутри автономной системы должен существовать единый план маршрутизации, позволяющий рассматривать автономную систему как единое целое.

В зависимости от того, с каким трафиком имеет дело автономная система, она причисляется к одной из следующих категорий:

− тупиковая автономная система, имеющая единственное соединение с другими автономными системами; фактически тупиковая система имеет дело только с локальным трафиком;

− многовходовая автономная система. Эта система имеет более одного соединения с другими автономными системами, но она отказывается поддерживать транзитный трафик;

− транзитная автономная система, которая имеет более одного соединения с другими автономными системами и предназначена для поддержания обоих видов трафика.

Протокол BGP использует в качестве транспортного протокола протокол ТСР. Хост-ЭВМ, выполняющие протокол BGP, не обязательно должны одновременно являться шлюзами. Хост-ЭВМ, не являющаяся шлюзом, может обмениваться маршрутной информацией со шлюзами при

помощи протокола EGP или внутреннего протокола маршрутизации. Эта хост-ЭВМ может затем использовать протокол BGP для обмена маршрутной информацией с граничным шлюзом другой автономной системы.

2.5. Семейство многоуровневых протоколов архитектуры TCP/IP

Термин «TCP/IP» обычно означает всё, что связано с сетью Internet, это и протоколы, и прикладные программы, и архитектура, и даже иногда сама сеть.

Определение. TCP/IP — это технология межсетевого взаимодействия, которая объединяет в единую сеть разнородные подсети при помощи шлюзов.

Каждая из подсетей работает в соответствии со своими правилами и имеет свою среду передачи данных. Пакет из одной подсети в другую сеть передаётся через последовательность шлюзов, которые обеспечивают сквозную маршрутизацию пакетов по всей сети. Базируясь на понятиях ISO, архитектуру семейства протоколов TCP/IP можно представить следующей схемой (рис.2.5).

Рис.2.5. Распределение протоколов Internet по уровням:

E-net — драйвер (программа), непосредственно взаимодействующая с сетевым адаптером; IP, TCP, UDP — модули-программы, взаимодействующие с драйверами, сетевыми и прикладными программами между собой; ARP — протокол для определения соответствия IP-адресов и Ethernet-адресов; LAN, MAN, LA — соответственно локальная и региональная сети; SLIP, PPP — канальные протоколы TCP/IP.

С небольшими натяжками модель ISO может быть применена для описания схемы уровней протоколов TCP/IP, но их основополагающие принципы существенно различаются, что и определяет различия этих архитектур. Сравнение архитектур TCP/IP и модель ISO можно представить в виде табл. 2.4. Таблица 2.4

Уровень Модель ISO Модель TCP/IP

7 Прикладной Прикладной

6 Представительный Утилитарный

5 Сеансовый (уровень приложений)

4 Транспортный Транспортный

Межсетевой 3 Сетевой

Сетевой

2 Канальный Канальный

1 Физический Физический

Основное отличие заключается в следующем: в модели ISO предполагается, что сеть — независимая служба, предназначенная для сетевых услуг между простыми ЭВМ, которые участвуют в поддержании работы сети. В противоположность этому архитектура TCP/IP требует участия каждого хоста в работе сети, т.е. сеть TCP/IP можно рассматривать как простую систему доставки пакетов между высокоинтеллектуальными ЭВМ, причём технология TCP/IP позволяет организовать сетевое взаимодействие, используя различные физические и канальные протоколы

обмена данными (802.3 — Ethernet, канальный протокол — шина; 802.4 — Token Ring, канальный протокол — кольцо; X.25/2 — ISO, канальный уровень).

2.5.1. Канальный уровень TCP/IP

В этой архитектуре TCP/IP нет единого стандарта для обеспечения построения системы передачи данных, т.е. соединения «точка–точка», однако без такого соединения, которое обычно выполняется по телефонным каналам с использованием стандартных модемов, популярность Internet была бы ниже. Действительно, основная масса пользователей Internet использует обычный домашний телефон и свою ПЭВМ. Наиболее простым является подключение ПЭВМ с использованием последовательного порта по протоколу SLIP (Serial Line Internet Protocol, RFC 1055). Его можно применять как на выделенных, так и на коммутируемых каналах связи, на скоростях от 1200 до 19200 бит/с. Существует несколько разновидностей протокола SLIP.

Протокол SLIP с процедурой сжатия данных называется CSLIP и позволяет с помощью эффективного кодирования сокращать избыточность заголовка IP-пакетов.

Протокол dial-up SLIP обеспечивает установление соединения через ТФОП.

В отличие от протоколов канального уровня ISO (LAPB — разновидность HDLC), протокол SLIP «не заворачивает» IP-пакет в свою оболочку, т.е. не добавляет своего заголовка и концевика. SLIP-кадр начинается однобайтовым символом ESC или десятичным 219, а кончается символом END (также один байт) или десятичным 192.

В протоколе SLIP для обеспечения прозрачности используется байтстаффинг. Если внутри SLIP-кадра встречаются символы ESC или END, то к ним добавляется ещё один символ ESC. Длина SLIP-кадра большая и составляет 1006 байт или 8048 разрядов. Протокол SLIP не выполняет каких-либо действий с адресами, не различает пакеты по типу протокола, не корректирует ошибки, т.к. не имеет соответствующих полей.

Следующим протоколом канального уровня является протокол PPP (Point-to-Point Protocol, RFC-1661). Этот протокол является более поздним и, соответственно, более сложным.

Протокол РРР был разработан Инженерной проблемной группой Internet и пришел на смену фактически устаревшему протоколу SLIP.

В отличие от SLIP протокол РРР может работать не только с интерфейсом RS232, но и с другими интерфейсами между оконечным оборудованием данных (ООД) и аппаратурой передачи данных (АПД). А именно с RS422,RS423 и V.35.

1

байт

1

байт

1

байт

2 байта 2 байта 1 байт

Flag

(7E)

Addre

ss

(FF)

Cont

rol

(03)

Protocol Information

(до 1500 байтов)

CRC Fla

g

(7E

)

Рис. 2.6. Структура кадра протокола РРР

Протокол РРР достаточно неприхотлив и может работать без управляющих сигналов модемов. Единственное жесткое требование, предъявляемое РРР к линии связи, − обеспечение дуплексного соединения, которое может работать в асинхронном (старт-стопном) или синхронном режиме.

Протокол РРР состоит из трех частей: − механизма инкапсуляции пакетов протоколов сетевого уровня для

их передачи по последовательной линии связи; − протокола Link Control Protocol (LCP) для установления,

конфигурирования и тестирования соединения, а также аутентификации идентичного объекта на противоположном конце канала;

− семейства протоколов Network Control Protocols (NCP) для установления и конфигурирования процесса передачи трафика различных сетевых протоколов.

Формат кадра протокола РРР (рис.2.6) был выбран аналогичным формату кадра протокола HDLC (High Level Data Link Control). Каждый кадр РРР начинается и заканчивается байтом-флагом (flag) со значением 7E. Затем следует поле Address со значением, всегда равнымFF, и поле Control со значением 03.

Дальше находится двухбайтовое поле Protocol, значение которого определяется типом пакета, содержащегося в поле Information.

Значения кодов поля протокола от 0ххх до 3ххх идентифицируют протоколы сетевого уровня, а значения в интервале 8ххх−bххх говорят о том,

что протокол соответствует NCP (Network Control Protocol). Коды из диапазона 4ххх−7ххх используются для протоколов с низким уровнем трафика, а коды от сххх до еххх соответствуют управляющим протоколам (например, LCP).

Значения поля Protocol и соответствующие им пакеты, передаваемые в поле Information, представлены в табл. 2.5.

Таблица 2.5

Значение

(шестнадцатиричное) поля

Protocol

Тип пакета

0021 IP

0023 Сетевой уровень OSI

0025 Xerox NS IDP

0027 DECnet Phase IV

0029 Apple Talk

002B IPX

002D Van Jacobson Compressed TCP/IP 1

002F Van Jacobson Compressed TCP/IP 2

8021 IP Control Protocol

8023 ISO Control Protocol

8025 Xerox NS IDP Control Protocol

8027 DECnet Phase IV Control Protocol

8029 Apple Talk Control Protocol

802B IPX Control Protocol

C021 Link Control Protocol

C023 User/Password Authentication Protocol

За полем Information следует поле контрольной суммы (Cyclic Redundancy Code – CRC).

Если при синхронном типе связи в поле Information появляется байт со значением 7Е (значение байта-флага), то ситуация обрабатывается на аппаратном уровне с помощью техники вставки битов (bit stuffing).

Рассмотрим процесс работы протокола РРР (рис.2.7). Фаза Dead начинает и заканчивает процесс связи. В случае появления внешнего события (например, готовность аппаратного обеспечения осуществить связь) будет инициирована фаза Establish, в которой происходит согласование различных параметров соединения (обмен пакетами LCP).

Рис.2.7. Фазовая диаграмма работы протокола РРР

В случае невозможности согласовать некоторый параметр процесс прервется и протокол перейдет в состояние Dead. Если же все необходимые

параметры согласованы, будет инициирована фаза Authenticate, в которой проводится проверка на подлинность участников сеанса связи (если таковая требуется). Используется протокол PAP (Password Authentication Protocol, С023 табл.2.5). В случае неудачной аутентификации будет инициирована фаза Terminate, подготавливающая разрыв соединения. Если же фаза Authenticate прошла успешно, протокол переходит к фазе Network. В этой фазе осуществляется пересылка данных в соответствии с ранее сконфигурированными параметрами связи (в частности, типом сетевого протокола). Фаза Network начинается с того, что каждый протокол сетевого уровня (например, IP или IPX) конфигурирует различные параметры (скажем, согласует алгоритм сжатия пакета, обменивается адресной информацией) с помощью соответствующих протоколов Network Control Protocol (например, IP Control Protocol или IPX Control Protocol). Фаза Terminate (используется по окончании передачи кадров или в случае возникновения каких-либо ошибок) прерывает передачу кадров и переводит протокол РРР в состояние Dead. Необходимо уточнить, что для более ясного понимания описанный процесс работы протокола сильно упрощен.

В целом по сравнению с протоколом SLIP протокол РРР является значительно более развитым инструментом для работы на последовательных линиях и имеет следующие преимущества:

− возможность одновременной работы по различным сетевым протоколам, а не только по IP;

− проверка целостности данных путем подсчета контрольной суммы; − поддержка динамического обмена адресами IP; − возможность сжатия заголовков пакетов IP и TCP с помощью

алгоритмов, разработанных Ван Якобсоном (Van Jacobson). До недавнего времени пользователей протокола SLIP было больше, чем

пользователей протокола РРР, но в основном это было связано с малым числом программных продуктов, реализующих РРР. Однако сейчас не вызывает сомнений, что будущее − за протоколом РРР.

На канальном уровне может использоваться и стандартный протокол Х.25/2 или LAPB. Он применяется на синхронных сетях, IP-пакеты в сетях с Х.25 передаются по виртуальным соединениям стандартного канального уровня модели ISO в виде конечных последовательностей кадров. Используя одно виртуальное соединение в Х.25 путём мультиплексирования, можно передать весь IP-трафик между двумя хостами. Соответствие между IP-адресами и адресами Х.25 задаётся в виде специальных таблиц, которые хранятся в шлюзах.

2.5.2. Межсетевой уровень TCP/IP

Этот уровень в архитектуре TCP/IP является базовым, т.к. обеспечивает возможность стандартизации верхних уровней. Название

протокольной единицы (некоторого массива данных) в архитектуре TCP/IP несколько отличается от тех же названий в модели ISO. Рассмотрим название протокольных единиц на различных уровнях TCP/IP.

Протокольная единица между сетевым адаптером или модемом и протоколами канального уровня (Enet, SLIP, PPP, X.25/2) называется, как и в модели ISO, кадром или фреймом. Протокольная единица между службами E-net, SLIP, PPP и модулем IP называется IP-пакетом. Протокольная единица между модулем IP и модулем UDP называется UDP-дейтаграммой. Протокольная единица между модулем IP и модулем ТСР называется TCP-сегментом (или транспортным сообщением). Протокольные единицы выше транспортного уровня называются прикладными сообщениями.

Отобразим это на рис. 2.8. Межсетевой протокол IP (Internet Protocol, RFC-791, 922, 919, 950)

предназначен для использования в системе связанных между собой шлюзами сетей, в которых используется КП. Такие сети, как уже отмечалось, называются подсетями Internet. Основным назначением IP-протокола является передача от источников к адресатам межсетевых дейтаграмм и IP-пакетов. Модуль IP обеспечивает также сборку и разборку длинных межсетевых дейтаграмм при необходимости их передачи в сетях с малой максимальной длиной пакета.

По своим функциям протокол IP, в рамках модели ISO, можно отнести к протоколам сетевого уровня. В архитектуре TCP/IP этот протокол вместе со вспомогательным протоколом ICMP (Internet Control Message Protocol — протокол межсетевых управляющих сообщений; RFC 792, 1256, 1788, 1885) образует отдельный межсетевой уровень. Каждая межсетевая дейтаграмма обрабатывается модулем IP как независимая единица данных. Для выполнения своих функций модуль IP обращается к сетевым модулям объединяемых сетей с запросом на передачу межсетевой дейтаграммы и передаёт эти дейтаграммы между шлюзами или в хост получателя. Поэтому модуль IP должен быть реализован в каждом хосте и в каждом шлюзе сети.

Рис. 2.8. Названия протокольного блока (единицы) данных

В протоколе IP применяют четыре основных механизма для обеспечения межсетевых услуг: вид обслуживания, время жизни, контрольная сумма заголовка, дополнительные возможности (опции).

Рассмотрим межсетевые услуги более подробно. Вид обслуживания используется для указания требуемого качества

обслуживания межсетевой дейтаграммы (МД) при её передаче через межсетевую систему.

Время жизни является указателем верхней границы времени существования некоторой межсетевой дейтаграммы в сети. Этот указатель задаётся отправителем и уменьшается по мере движения МД по точкам маршрута (по шлюзам), если время МД становится нулевым до того, как она достигнет получателя, то эта дейтаграмма уничтожается.

Контрольная сумма заголовка обеспечивает защиту данных в нём, если модуль обнаруживает ошибку в заголовке, то эта МД уничтожается модулем, который её обнаружит.

Дополнительные возможности обеспечивают выполнение некоторых дополнительных услуг, например, по защите данных, специальной маршрутизации.

Рассмотрим полный формат IP-пакета, приводимый на рис. 2.9. Назначение полей заголовка IP-пакета. Поле «версия» указывает номер версии данного протокола

межсетевого уровня. В настоящее время наряду с 4-й версией протокола (т.е. в поле — 0100) начинается использование протокола 6-й версии (т.е. в поле — 0110).

Поле «длина IP-заголовка» указывает длину заголовка межсетевой дейтаграммы в 32-разрядных словах. Минимальная длина — пять слов, максимальная длина — пятнадцать 32-разрядных слов (на рисунке заголовок имеет шесть слов).

Поле «тип сервиса» указывает параметры требуемого качества обслуживания и имеет формат, отображённый на рис. 2.10.

Поле «общая длина» указывает на длину МД в байтах (октетах), включая заголовок и данные. Рекомендуется использовать дейтаграмму длиной 576 байт (т.е. 4608 разрядов) — 552 байта данные плюс 24 байта заголовок.

Поле «идентификатор» предназначено для сборки фрагментов межсетевых дейтаграмм.

Поле «смещение фрагментов» указывает место данного фрагмента в межсетевой дейтаграмме. Первый фрагмент имеет смещение, равное нулю.

Поле «время жизни» — это время задаётся в секундах — максимально 255 секунд (приблизительно 4,3 минуты). Однако часто в этом поле указывается максимальное количество хостов, через которые может пройти дейтаграмма. Это является полезным в том случае, когда задержки в сети

имеют достаточно большие значения; тогда даже при суммарной задержке более 255 секунд есть вероятность доставки дейтаграммы получателю, если количество транзитных хостов не превысило максимально допустимое значение, определённое в данном поле.

0 4 8 16 31

Версия (4)

Длина IP-

заголовка (4)

Тип сервиса (8)

Общая длина IP-пакета (16)

Идентификатор (16)

Флаги

(3) Смещение фрагмента

(13)

Время жизни (8)

Тип протокола (8)

Контрольная сумма заголовка (16)

Адрес отправителя (32)

Адрес получателя (32)

Заголовок

(24байт)

Дополнительные услуги Заполнитель Данные пользователя

Рис. 2.9. Формат дейтаграммы Internet

0 1 2 3 4 5 6 7

Приоритет

D T R C Резерв (0)

Рис. 2.10. Поле тип сервиса:

Приоритет предоставляет возможность присвоить код приоритета каждой дейтаграмме; D (delay) — задержка: 0 — нормальная задержка, 1 — высокая задержка; Т (throughput) — производительность: 0 — нормальная производительность, 1 — высокая производительность; R (reliability) — надёжность: 0 — нормальная надёжность, 1 — высокая надёжность: С (cost) — стоимость, 0 — нормальная стоимость, 1 — высокая стоимость.

Поле «тип протокола» определяет тип протокола вышележащего уровня, который будет использован при обработке поля данных межсетевой дейтаграммы.

Поле «контрольная сумма заголовка» содержит проверочные разряды заголовка IP-пакета. Поскольку некоторые поля заголовка меняются в процессе движения пакета (например, время жизни), то проверочные разряды пересчитываются в каждой точке обработки МД. Чаще всего эта контрольная последовательность представляет собой обратный код суммы обратных кодов всех шестнадцатиразрядных слов заголовка, но т.к. для контрольной суммы отводится шестнадцать разрядов, можно с успехом применить и код, рекомендованный V.42 ITU-T (код БЧХ).

Поля «адрес отправителя» и «адрес получателя» содержат по 32 разряда и представляют собой цифровые IP-адреса.

Поля «дополнительные услуги» имеют переменную длину и могут присутствовать или отсутствовать в МД.

Поле «заполнитель» применяется для выравнивания заголовка на 32-разрядную границу.

В процессе передачи данных в сети Internet может возникнуть необходимость передать некоторые управляющие сообщения отправителю, например, об ошибках, обнаруженных в МД. Для этого используется протокол ICMP, который является составной частью протокола IP и должен быть реализован в каждом межсетевом модуле IP. Формат протокола ICMP имеет следующие особенности:

− поле «протокол» должно быть равно 1; − поле «тип сервиса» должно быть равно 0; − первый байт порции данных указывает формат остальной информационной части.

Управляющие сообщения о недостижимости адресата, истечении времени жизни, о возникновении ошибки в заголовке, а также о переадресации МД имеют следующий формат протокола ICMP (рис.2.11).

0 8 16 31Вид Код Контрольная сумма

Не используется (резерв) Межсетевой заголовок

64 разряда данных Исходная МД

Рис. 2.11. Общая структура ICMP-сообщений

2.6. Транспортный уровень архитектуры TCP/IP На транспортном уровне используется два основных транспортных

протокола UDP — User Datagram Protocol, RFC 768 (протокол пользовательских дейтаграмм) и TCP — Transmission Control Protocol, RFC 793 (протокол управления передачей). Эти протоколы предоставляют разные услуги прикладным процессам, причём большинство хостов активно используют только один из них.

Если требуется надёжная и эффективная доставка сообщений по протяженному и ненадёжному каналу ПД, то применяется протокол ТСР. Если требуется передавать сообщения на высокоскоростных сетях с короткими соединениями, то лучше подходит протокол UDP.

2.6.1. Протокол UDP Данный протокол иногда называют протоколом ненадёжной доставки.

Этот протокол предоставляет прикладным процессам транспортные услуги, которые немногим отличаются от услуг протокола IP (сетевого уровня).

Протокол UDP обеспечивает только доставку дейтаграммы и не гарантирует её выполнение. Протокол не поддерживает виртуального соединения с удалённым модулем UDP. Основное достоинство — простота.

Формат протокола UDP имеет следующий вид (рис. 2.12).

0 16 31

Межсетевой заголовок IP-пакета

Порт источника Порт получателя

Длина Контрольная сумма

Данные

Рис. 2.12. Формат UDP-дейтаграмм Видно, что формат протокола UDP размещается в поле данных IP-

пакета (или после заголовка IP-пакета) и содержит следующие поля. Поле «порт источника» указывает порт процесса источника, куда

может быть адресован ответ на данное сообщение. Поле «порт получателя» является частью межсетевого адреса. Под «портом» понимается адрес (номер) некой точки доступа к

услугам другого уровня. В случае архитектуры TCP/IP под портом понимается некий номер области памяти, где размещаются передаваемые в сеть (протоколу UDP или TCP) и принимаемые из сети (поступающие в распоряжение операционной системы) данные. Номера портов на передачу и приём в общем случае могут различаться. На приёмной и передающей

UD

P-

IP-пакет

8 байт

сторонах взаимодействие процессов в общем случае может происходить через разные номера портов, поэтому указание порта в заголовке UDP-дейтаграммы необходимо.

В поле «длина» указывается размер данной дейтаграммы с учётом длины заголовка в байтах.

Поле «контрольная сумма» обеспечивает контроль правильности данных в заголовке.

Прикладные процессы и модули UDP взаимодействуют через UDP-порты, которые нумеруются, начиная с 0. Прикладной процесс ожидает сообщение в порт, специально выделенный для этих услуг. Номер этого порта является общеизвестным и определяется стандартами сети Internet. Например, протокол SMTP (Simple Mail Transfer Protocol, RFC 821) − протокол электронной почты − имеет номер UDP-порта − 161.

Используя интерфейс UDP/IP можно реализовать обмен МД. Для этого модуль IP передаёт поступивший IP-пакет модулю UDP, когда в заголовке этого пакета в поле «тип протокола» указано − “UDP”.

2.6.2. Протокол ТСР Данный протокол является сквозным и ориентирован на создание

соединений, то есть в данном протоколе создаётся виртуальное соединение. Он работает в широком спектре систем связи — от выделенных каналов до сетей с КП или КК. Протокол TCP размещается над сетевым протоколом IP, который даёт возможность TCP посылать и принимать сегменты информации различной длины, вложенные в межсетевые дейтаграммные «конверты» (пакеты). Протокол TCP идентифицируется в поле «протокол» заголовка IP значением, равным 6.

При организации связи между парой прикладных процессов протокол TCP обеспечивает следующее: надёжную передачу данных; управление потоком данных; мультиплексирование; организацию, поддержание и сброс виртуального соединения (виртуального канала); приоритетную доставку информации и её безопасность.

Протокол TCP, в отличие от протокола UDP, создаёт виртуальные соединения или каналы. Подобно модулю UDP, прикладные процессы взаимодействуют с модулем TCP через порты, которые имеют общеизвестные адреса (номера). Когда прикладной процесс начинает использовать TCP, то этот модуль на хосте и модуль TCP на сервере приложений начинают взаимодействовать. Эти два оконечных модуля, прежде всего, создают виртуальное соединение, которое является дуплексным и расходует ресурсы обоих оконечных модулей TCP. Протокол TCP разбивает поток двоичных разрядов (поступающих с вышележащего уровня) на TCP-сегменты, которые передаются по виртуальному соединению. На приёмном конце производится обратная операция. Данный протокол не сохраняет границ между введенными данными, например,

можно ввести пять записей по 80 байт в TCP-порт, а на другом конце виртуального соединения прочитать одну запись длиной 400 байт.

Протокол ТСР требует, чтобы все отправленные сегменты данных были подтверждены с приёмного конца, т.е. используется алгоритм обратной связи. Для повышения эффективности работы используются механизм скользящего окна, тайм-ауты и повторные передачи для обеспечения надёжной доставки. Каждая из принимающих сторон может управлять потоком данных от передающего модуля, чем предотвращается возможность переполнения буферов приёмников. Пользователь при установлении соединения может устанавливать категорию срочности и безопасности. Эти признаки учитываются не только при работе с TCP-сегментами, но и дублируются в поле «тип сервиса» IP-пакета для того, чтобы применять специальные алгоритмы.

Формат сегмента протокола ТСР представлен на рис. 2.13. Кратко рассмотрим назначение полей сегмента ТСР.

Поля «порт источника» и «порт получателя» указывают номера портов в TCP-модулях.

Поле «последовательный номер» содержит номер байта, с которого начинают передаваться данные в этом сегменте.

0 10 16 31

Межсетевой заголовок IP-пакета

Порт источника Порт получателя

Последовательный номер

Номер октета, который должен прийти следующим (номер подтверждения)

Поле управляющих флагов Смещение

данных (4)

Резерв (6) U

RG

AC

K

PSH

RST

SYN

FIN

Окно (16)

Проверочная сумма (16) Указатель срочности (16)

Заголовок

20 байт

Модификаторы Заполнитель

IP-пакет

ТСР-сегмент

Данные

Рис. 2.13. Формат ТСР-сегмента Поле «номер подтверждения» при установленном флаге АСК

содержит значение последовательного номера, который отправитель данного сегмента собирается принимать. После установления виртуального соединения это поле обязательно заполняется. С помощью этого поля отмечается байт, с которого начнется окно приёма данных от источника (механизм скользящего окна).

Поле «смещение данных» определяет число 32-разрядных слов в заголовке TCP-сегмента, так как такое же смещение есть в межсетевом заголовке.

В поле «резерв» все разряды устанавливаются равными 0. Поля управляющих флагов означают следующее: URG (urgency) −

указатель срочности; АСК (acknowledgement) − подтверждение; PSH (push) − указатель немедленной выдачи на верхний уровень; RST (reset) − немедленный сброс соединения; SYN (synchronization) − синхронизация последовательных номеров; FIN (final) − завершение соединения.

Поле «окно» содержит число байт, равное длине окна, т.е. период времени в байтах, когда отправитель ожидает информацию от приёмника.

Поле «проверочная сумма» представляет собой обратный код суммы обратных кодов всех 16-разрядных слов заголовка.

Поле «указатель срочности» указывает последовательный номер байта, которым заканчиваются срочные данные. Это поле становится равным 0, если установлен флаг URG, т.е. весь сегмент становится срочным.

Поле «модификаторы» указывает на дополнительные услуги и может иметь переменную длину, кратную байту.

Поле «заполнитель» имеет переменную длину и дополняет заголовок до целого числа 32-разрядных слов. Поле заполняется нулями.

Рассмотрим типовой диалог между двумя объектами прикладного уровня с использованием протокола ТСР (рис.2.14 − 2.16).

Рис. 2.14. Взаимодействие узлов в режиме «прикладной уровень – ТСР»:

N(S) − номер байта, с которого начнёт передавать данные передатчик (ПРД), например, 55;

N(R) − номер байта, с которого будет передавать приёмник (ПРМ), например, 202.

Для открытия виртуального соединения посылается флаг SYN в сегменте, с которого начнется передача (N(S)=55). Приёмник отвечает сегменту, в котором флаг АСК установлен в 1 и указывает номер байта, с которого он начнёт передавать (N(R)=202). В заголовке этого же сегмента в поле «номер подтверждения» приёмник указывает, что он ожидает от передатчика байт с номером 56. Здесь же передаётся флаг синхронизации SYN. Передатчик (модуль А), получив этот сегмент с подтверждением о готовности приёмника работать, также отвечает сегментом с подтверждением АСК, и в поле «номер подтверждения» передатчик указывает, что он ожидает от приёмника байт с номером 203.

После этого виртуальное соединение установлено, о чем модули ТСР извещают свои прикладные процессы.

Рис. 2.15. Взаимодействие узлов в режиме «прикладной уровень – ТСР»

Передатчик по созданному виртуальному соединению передаёт данные (30 байт), начиная с байта под номером 56. Приёмник ожидает байт данных именно с этим номером, поэтому после приёма данных приёмник выдаёт сегмент с флагом подтверждения АСК и номером следующего ожидаемого байта N(S)=56+30=86, кроме того, приёмник отсылает в сторону передатчика 100 байт данных, начиная с номера 203, что и ожидает передатчик. Получив 100 байт от приёмника, передатчик выдаёт сегмент с флагом АСК и номером следующего ожидаемого байта N(R)=203+100=303.

Рис. 2.16. Взаимодействие узлов в режиме «прикладной уровень – ТСР»

Для плавного завершения соединения передатчик отправляет сегмент с

флагом FIN и номером байта N(S)=86. Приёмник выдаёт сегмент с флагом подтверждения АСК и номером ожидаемого байта N(S)=87, но у приёмника ещё остались данные для передачи, которые он и отправляет (150 байт), начиная с байта под номером N(R)=303. Передатчик отвечает сегментом с флагом подтверждения АСК и номером ожидаемого байта 454 (303+150+1). На этом виртуальное соединение прикладного уровня разрывается, но остается ещё виртуальное соединение транспортного уровня. Для его разрушения приёмник посылает сегмент с флагом FIN и номером ожидаемого байта N(R)=454. Передатчик отвечает подтверждением, на что приёмник также отвечает сегментом подтверждения АСК. На этом виртуальное соединение на транспортном уровне разрушается.

Контрольные вопросы по разделу

1. Дайте определение понятия сети Internet. 2. На базе каких сетей возникла Internet? 3. Что понимают под структурой сети Internet? 4. Опишите обобщённую структуру сети Internet. 5. Объясните структуру стека протоколов TCP/IP. 6. Построение цифровой системы IP-адреса. 7. Особенности цифровой адресации в Internet. 8. Построение доменной системы адресов в Internet.

9. Поясните основные свойства алгоритма маршрутизации. 10. Дайте пояснение понятий «автономная система», «внутренние и внешние

протоколы маршрутизации». 11. Назначение маршрутной таблицы. 12. Опишите статический алгоритм обновления таблицы. 13. Дайте объяснение динамическому алгоритму обновления таблицы

маршрутизации. 14. Объясните принцип алгоритма Беллмана-Форда. 15. Объясните принцип алгоритма Дейкстры. 16. Назначение протокола RIP. 17. Назначение протоколов IGRP и EIGRP. 18. Назначение протоколов HELLO, OSPF и IS-IS. 19. Назначение протокола NLSP. 20. Основные положения внешнего протокола EGP. 21. Назначение внешнего протокола BGP. 22. Опишите архитектуру протоколов TCP/IP. 23. Основные отличия архитектуры модели ISO от модели TCP/IP. 24. Назначение протоколов канального уровня TCP/IP. 25. Опишите основные механизмы базового протокола IP. 26. Дайте назначение полей формата протокола IP. 27. Назначение вспомогательного протокола ICMP. 28. Опишите услуги протокола UDP. 29. Назначение транспортного протокола ТСР. 30. Опишите назначение полей формата TCP-сегмента. 31. Объясните взаимодействие объектов прикладного уровня с помощью ТСР.

3. ОСНОВНЫЕ СЛУЖБЫ Internet Несмотря на всю многогранность деятельности Internet, все

предлагаемые услуги базируются на трёх основных приложениях — FTP, Telnet и ЭП (электронная почта), которые являются и наиболее «древними» услугами Internet.

Для реализации служб Internet широкое применение нашёл принцип доступа к ресурсам под названием «клиент-сервер». Рассмотрим этот принцип подробнее.

3.1. Принцип «клиент/сервер» Принцип «клиент/сервер» реализует доступ к информационным

ресурсам и ввод команд путём использования двух взаимосвязанных программ.

Первая − это программа, которая принимает команды пользователя. Она называется клиент и находится в ПЭВМ пользователя, используя его вычислительные ресурсы.

Вторая программа находится в другой ПЭВМ, которая располагает информационными ресурсами. Эта программа называется сервер. (Так как чаще всего серверные части располагаются на системах, работающих под управлением различных вариантов ОС UNIX, то такие программы, в соответствии с принятым в UNIX-системах неформальным названием программ, резидентно находящихся в памяти, называются «демонами» — daemons). «Сервер» принимает заказ от своего удалённого «клиента», обрабатывает его и отправляет обратно требуемую информацию с помощью соответствующего протокола передачи данных.

Таким образом, предоставлением услуг управляют программы, которые состоят, в общем случае, из двух компонентов — клиента и сервера. Ясно, что они могут быть размещены и на одной ПЭВМ. Причём в большинстве случаев на ПЭВМ инсталлирована не одна, а несколько программ-серверов. Например, можно установить связь с другим компьютером через службу Telnet или отослать в удалённую ПЭВМ сообщение с помощью ЭП (электронной почты), или получить с этого компьютера какие-либо файлы через службу FTP. Для выполнения таких задач ПЭВМ должна отличать отдельные службы приложений при помощи различных точек входа — портов. Каждой программе-серверу присваивается определённый номер порта (то есть точки доступа), по которой к этой программе-серверу обращается соответствующий клиент.

Поскольку сеть Internet обеспечивает связь с необозримым множеством ПЭВМ, то для различных программ-серверов установлены определённые номера портов для использования всеми пользователями. Например, служба Telnet связана с портом 23, служба FTP — с портами 20 и 21.

3.2. Служба FTP − протокол пересылки файлов

Этот протокол FTP − File Transfer Protocol (протокол передачи файлов, RFC 959) является одним из самых используемых ресурсов сети Internet. Основное назначение − даёт возможность пользователям копировать файлы из одного компьютера в другой. Не обязательно, что эти ПЭВМ должны быть подключены к сети Internet − главное, они должны использовать для транспорта стек TCP/IP, т.е. в пределах локальной сети, работающей по протоколам TCP/IP, также можно воспользоваться услугами FTP.

Программное обеспечение FTP разделено на две части: − одна часть размещается на ПЭВМ, которая содержит необходимые файлы (это FTP-сервер);

− другая часть содержится на ПЭВМ, которой эти файлы требуются (это FTP-клиент).

Клиентом может быть локальная ПЭВМ или любая, подсоединённая к сети Internet электронная доска объявлений, в принципе, любой процесс.

Обе части программы путём взаимодействия друг с другом обеспечивают передачу файлов. При этом программа-клиент FTP не только реализует протокол передачи данных, но и поддерживает множество команд и параметров для просмотра каталогов FTP-сервера, поиска файлов и управления перемещением данных.

Служба FTP − очень мощное средство, но пользоваться им можно только в том случае, если абонент зарегистрирован на FTP-сервере. Для этих целей имеются различные команды FTP-клиентов. На FTP-сервере обычно создаются две различные области:

− для постоянных пользователей, внесённых в специальный список; − области, открытые для общего пользования, к которым разрешается

анонимный доступ. Хотя анонимный доступ достаточно популярен, его эффективность в

сети Internet не гарантируется. Многие владельцы информационных ресурсов ограничивают количество анонимных пользователей, чтобы облегчить доступ к FTP-серверам постоянных пользователей.

Для установления связи с FTP-сервером вводится команда “ftp”, затем IP-адрес этого сервера или его доменное имя. После того как устанавливается связь с FTP-сервером, на экране ПЭВМ появится предложение ввести имя пользователя-клиента. Если пользователь зарегистрирован в системе, то он вводит своё имя и пароль, а если же осуществляется анонимный доступ, то в качестве имени вводится “anonymous”, а паролем является адрес электронной почты (например, johnsmith@server.org).

После того как пользователь входит в систему FTP-сервера, необходимо определиться с форматами пересылки файлов. Если использовать формат кода ASCII (что по умолчанию предлагают все Windows-системы), то двоичные файлы при пересылке могут быть искажены, так как формат ASCII работает с 7-битными символами. То же случится и

при пересылке в ASCII текстов с русскими буквами. Поэтому при подключении к серверу практически все FTP-клиенты (за исключением простейших) переходят в двоичный режим, оперирующий с 8-битовыми символами. Такой режим по умолчанию установлен на всех UNIX-системах. Для перехода в двоичный режим в командной строке FTP-клиента набирается команда “bin”.

3.3. Telnet − протокол удалённого доступа Telnet − это одна из самых старых информационных технологий сети

Internet (RFC 933, 946). Протокол Telnet позволяет пользователю подключиться к любому

удаленному хосту (серверу) и работать с ним со своей (клиентской) машины так, как если бы она была удаленным терминалом удаленного хоста.

Telnet как протокол представляет механизмы для решения трех основных задач. Во-первых, он определяет интерфейс, называемый виртуальным сетевым терминалом (Network Virtual Terminal – NVT),который абстрагирует аппаратную реализацию сервера и клиента. И клиент, и сервер освобождаются от собственных аппаратных особенностей, договариваясь о свободном формате данных. Во-вторых, Telnet предусматривает механизм конфигурирования ряда параметров (опций). Примером опции может быть 7- или 8-битовая кодировка данных. И, наконец, в-третьих, Telnet устанавливает и поддерживает симметричное терминальное соединение. Это означает, что как клиент Telnet, так и сервер Telnet имеют одинаковые права по инициации передачи данных, согласованию опций и т.д.

Локальный Локальный терминал сервер

Клиент Сервер Локальный Локальный Удаленный терминал сервер сервер

Рис.3.1. Взаимодействие локального терминала с ОС локального и удаленного

серверов: (а) − терминал локального сервера; (б) − терминальный доступ

Взаимодействие локального терминала с операционной системой (ОС) локального и удаленного серверов показано на рис.3.1. Как видно из рис.3.1,б, Telnet, сам являясь прикладной программой по отношению к ОС локального сервера, позволяет дистанционно обращаться к сервису удаленной ОС или обеспечивает клавиатуру и монитор для другого приложения, работающего на удаленном сервере.

Решение о размещении сервиса Telnet именно на прикладном уровне (а, скажем, не в ядре ОС) имеет свои преимущества и недостатки. Главное преимущество – реализационная взаимонезависимость ОС и сервиса Telnet, а недостаток – некоторая потеря в эффективности, которая, впрочем, для преимущественно интерактивных текстовых приложений Telnet неощутима. Следует отметить, что системы “Локальный терминал” и “Локальный сервер”, показанные на рис.3.1, в современной практике часто могут быть единой аппаратно-программной системой. Однако даже в этом случае рассмотрение терминала как отдельного устройства стандартного ввода/вывода достаточно удобно для понимания работы протокола Telnet в целом.

При попытке организации терминальных соединений в реальных сетях, где в качестве оконечного оборудования на различных концах соединения могут применяться существенно различные аппаратные платформы, возникают конфликты, связанные с интерпретацией символьных кодов. Например, одни текстовые терминалы в качестве символа, переводящего строку, используют специальный код CR (carriage return – возврат каретки), другие – код LF (line feed – перевод строки), третьи – пару CR –LF.

Локальный Локальный терминал сервер

Рис.3.2. Использование виртуального терминала

Решением проблемы служит упомянутый выше интерфейс NVT, являющийся “прослойкой” между локальным терминалом и локальным сервером (рис.3.2), которая преобразует управляющие символы в приемлемый для удаленного оконечного оборудования вид.

Интерфейс NVT обеспечивает интерпретацию символов управления. Кроме того, в качестве кода перевода строки он формирует последовательность CR – LF вне зависимости от кода, который был сформирован клавиатурой конкретного терминала.

Другой функцией NVT является управление удаленным процессом. Эта задача также может конфликтовать с аппаратно-программными системами клиентов и серверов. Во избежание подобных конфликтов NVT назначает специальные команды управления IP,SYNCH. Для передачи таких команд Telnet использует так называемые составные последовательности (escape sequences), состоящие из двух кодов. Первым идет символ с десятичным кодом 255, который обычно при нажатии клавиш клавиатурами не генерируется. Вторым следует код команды.

Часть команд используется для управления удаленным процессом, часть – для согласования опций Telnet.

Расположение Telnet на прикладном уровне позволяет “развязать” реализации Telnet и ОС и тем самым обеспечивает дополнительную гибкость в модификациях и наращивании функциональности этого протокола. В первую очередь, это касается опций Telnet, представляющих собой достаточно интересную и сложную конструкцию, которая позволяет клиенту и серверу “на ходу” реконфигурировать параметры соединения. Набор регулируемых параметров достаточно широк и включает кодировку данных

(7- или 8-битовая), режим передачи (дуплексный или полудуплексный), тип терминала и т.д.

Процедура согласования опций выполнена в “неограничительной” манере, очень характерной для протоколов TCP/IP. Прежде всего, нужно отметить следующее: хотя в Telnet инициатива по организации соединения принадлежит клиенту, протокол согласования опций симметричен в том смысле, что сервер, как и клиент, может обладать инициативой в установлении определенных опций. Кроме того, механизм согласования опций допускает работу на разных концах соединения версий протокола Telnet, снабженных различными наборами опций (вплоть до того, что один из партнеров не владеет никакими опциями и базируется только на NVT).

Удаленный доступ является чрезвычайно мощным инструментом. Практически без всяких территориальных ограничений можно запустить процесс на любом доступном (в административном отношении) хосте; произвести вычисления, получить или передать информацию, дистанционно поработать на этом хосте с приложением, изначально не ориентированным на коммуникации и, возможно, ничего о них даже “не знающим”.

Нельзя недооценить и административно-управленческие возможности, предоставляемые протоколами удаленного доступа. Системный оператор может войти на удаленный компьютер, произвести необходимую реконфигурацию, тестирование, настроечные или восстановительные работы.

Это дает возможность, например, выделения всего одного системного оператора на 500 произвольно распределенных хостов.

Однако на удаленный доступ можно посмотреть и как на угрозу. Протоколы удаленного доступа в руках инженера являются полезным инструментом, а в руках злоумышленника – грозным оружием. Поэтому их использование должно сопровождаться тщательным анализом риска, связанного с доступом к информации и вычислительным ресурсам сети.

3.4. Служба «Электронная почта»

Наиболее важной сферой применения сети Internet в настоящее время

является служба электронная почта − Electronic Mail (e-mail) − метод передачи почтовых сообщений электронным способом. На базе рассмотренных основных информационных служб реализуются многочисленные системы обслуживания сети Internet.

Электронная почта (ЭП) − это многозначный термин, используемый для определения процесса передачи сообщений между ПЭВМ. Сообщения могут быть и простыми записками, пересылаемыми в соседнюю комнату, и мультимедийными изображениями, передаваемыми на другой континент.

3.4.1. Электронная почта в учреждении Электронная почта появилась в начале 60-х годов и первоначально

была названа CBMS − Computer Based Messaging System (компьютерная система передачи сообщений). Затем в 1974 г. фирма Western Union зарегистрировала торговую марку Electronic Mail (электронная почта, или e-mail). Программисты, работающие за терминалами, разработали простые программы обмена сообщениями. Оператор ЭВМ посылал сообщения на терминалы в другие комнаты или здания. На первом этапе эти отправляемые сообщения немедленно появлялись на экране терминала, но со временем появилась возможность хранить сообщения в памяти ЭВМ, например при отсутствии получателя. Причём некоторые системы e-mail извещали получателя о прибытии почты. По мере роста числа терминалов и пересылаемых сообщений стало неудобно пользоваться одним общим электронным почтовым ящиком. Было разработано программное обеспечение, позволяющее пользователю иметь свой собственный почтовый ящик.

Применение ЭП в основном ограничивалось высшими учебными заведениями, где были сосредоточены значительные вычислительные ресурсы. С появлением мини-ЭВМ принципами ЭП стало пользоваться всё большее число компаний.

По мере повышения производительности персональных компьютеров (ПК) потребность в отдельных терминалах и концентраторах отпала, поскольку ПЭВМ стали непосредственно соединяться между собой, образуя локальную сеть — ЛВС.

ЛВС постепенно становились дешевле и доступнее (например, сеть Ethernet уже 15 лет выпускается серийно). Соответственно увеличилось и число способов реализации ЭП с использованием ЛВС. Возникла потребность в более разветвлённых системах. Острая проблема связи удалённых ПЭВМ явилась отправной точкой для быстрого развития телекоммуникационных технологий.

Теперь термин «электронная почта» применяется для обозначения двух различных, но взаимосвязанных служб.

Локальная электронная почта применяется в основном для деловых приложений в рамках одного офиса или предприятия. Она связана с пакетами программ, осуществляющих пересылку сообщений в ЛВС.

Глобальная электронная почта используется в деловой деятельности и частной жизни. Она является частью глобальных сетей и системы электронных досок объявлений.

Большинство систем ЭП функционируют в сетевых структурах, причём сеть может состоять из двух ПК или быть огромной, как сеть Internet. Простейшее соединение двух ПК можно организовать путём подключения одного ПК к другому отрезком двухпроводного кабеля − так называемый

нуль-модем. Такая простейшая ЭП целесообразна для перезаписи файлов с блокнотного ПК на офисный компьютер.

В небольших ЛВС (до 5 ПЭВМ) все рабочие станции соединяются общим кабелем, образуя топологию шина или кольцо. Причём ЭП является одним из основных факторов, обуславливающих создание ЛВС, поскольку ЭП в локальных сетях практически бесплатна.

В ЛВС большого размера рабочие станции подсоединяются к одному центральному компьютеру − серверу и работают с программным обеспечением (ПО) и данными, расположенными на этом сервере. Программное обеспечение сервера называется почтовым отделением.

Сообщения, предназначенные для отправки, выбираются из почтового ящика исходящей почты клиента и пересылаются в почтовое отделение сервера. Сообщения, предназначенные для клиента, отправляются из почтового отделения сервера в почтовый ящик получателя, естественно в его «входящую почту».

Применение ЭП позволяет просто и быстро обрабатывать входящие и исходящие документы. По оценкам специалистов в 1995 году в мире насчитывалось 70 млн пользователей ЭП и к 1998 году число электронных почтовых ящиков возросло до 250 млн штук. Причём быстрее всего растет число пользователей локальной электронной почты (т.е. ЛВС), причём ежегодный прирост достигает 70%. Сравнение ЭП логично проводить с традиционной почтой и телефонной связью, поскольку они широко используются в учреждениях. Начнём с обычной почты.

Стоимость. После достаточно больших первоначальных расходов на оборудование и установку ЭП стоимость её эксплуатации определяется только стоимостью эксплуатации линий связи, расходами на электроэнергию и тарифами на местную и междугородную телефонную связь. Пересылка сообщений внутри ЛВС выполняется бесплатно.

Скорость доставки. Электронные письма прибывают в пункт назначения практически мгновенно (единицы секунд в худшем случае). Традиционной почте требуется не менее трёх дней для доставки письма.

Массовая рассылка писем. Такое требуется, например, при рассылке приглашений на различные массовые мероприятия (конференции, выставки, симпозиумы и т.п.). В случае применения ЭП достаточно составить список адресов и доставить его в сервер. Текст письма одновременно рассылается согласно этому списку.

Безбумажное делопроизводство. Хранение копий входящих и исходящих электронных писем занимает существенно меньше места по сравнению со шкафами, хранящими бумажную корреспонденцию.

Проведём аналогичное сравнение ЭП с телефонной связью. Стоимость. Пересылка с помощью ЭП документа на 20 страниц

занимает несколько секунд. Если попытаться передать эту информацию по телефону, то это будет достаточно дорого при повременной оплате

телефонных разговоров. Кроме того, стоимость пересылки с помощью ЭП не зависит от местонахождения получателя.

Документальность. При разговоре по телефону приходится запоминать или конспектировать необходимую информацию. ЭП позволяет сохранять сообщения и легко их находить, более того, можно проводить документальный диалог, заключать договоры и т.п.

Подводя итог, можно отметить, что ЭП обладает следующими преимуществами:

– упорядочиваются информационные потоки в учреждении; – происходит интеграция средств связи в учреждении; – облегчается планирование разнообразных мероприятий; – улучшается информационное обеспечение деловой деятельности; – заметно повышается производительность труда; – снижаются затраты на телефонные разговоры и факсимильные

сообщения; – повышается оперативность принятия решений.

Однако ЭП представляет собой далеко не идеальную технологию. Не каждый работник легко осваивает работу с ЭП и предпочитает обычные средства связи и технологии. Это происходит потому, что ЭП есть не только новая технология, но и новая культура общения.

Программное обеспечение ЭП постоянно развивается, поэтому требуется постоянная переподготовка персонала.

Наибольший эффект ЭП даёт при полном охвате всех сотрудников учреждения, поэтому у каждого сотрудника должен быть свой ПК. Естественно, это требует существенных первоначальных затрат.

Сбои в работе ПК, и особенно серверов, могут полностью вывести из строя ЭП. То же самое произойдёт при отключении сетевого питания. Поэтому для повышения надёжности необходимо принимать специальные меры, а они тоже стоят денег.

Рассмотрим наиболее простой способ реализации ЭП в учреждении. Для этого используется пакет прикладных программ Pegasus Mail, который легко устанавливается, достаточно надёжно работает и прост в обращении. Для рассылки и приёма сообщений этот пакет использует применяемые в операционной системе ЛВС типа Net Ware имена пользователей и групп. Недостатком данного пакета является отсутствие средств обмена корреспонденцией с внешними сетями — пакет работает только в ЛВС Net Ware. Благодаря использованию имён пользователей и групп, применяемых сетевой операционной системой, для него не нужно специально регистрировать пользователей ЭП. После поступления сообщения в ЛВС пользователь получает об этом уведомление в нижней части экрана.

Пакет Pegasus Mail можно конфигурировать по своим потребностям, например, можно составлять постоянные списки рассылки документов, перенаправлять почту другим сотрудникам, архивировать старую корреспонденцию.

В настоящее время ЭП вышла за рамки внутриофисных коммуникаций и стала обеспечивать сетевые услуги в глобальном масштабе − в виде коммерческих сетей ЭП, таких как Sprint Mail, AT&T mail и других. Хотя не стоит забывать о таких достоинствах локальных систем ЭП, как секретность, низкая стоимость и высокая функциональность.

3.4.2. Электронная почта в Internet Как уже не раз отмечалось, ЭП − это одна из важнейших служб сети

Internet. Она является самым массовым средством электронных коммуникаций. Любой из пользователей Internet имеет свой почтовый ящик в сети и может через ЭП получить доступ к информационным ресурсам других сетей.

Существуют два различных метода пересылки электронной почты. 1 метод. Большая часть электронной почты (e-mail) передается с

использованием метода с промежуточным хранением данных. Этот метод используется тогда, когда хост-ЭВМ подключена к Internet не постоянно. Сообщение пользователя хранится в хост-ЭВМ до момента её подключения к Internet, а затем передаётся в почтовый ящик получателя. При использовании такого подхода сообщение может идти до адресата часы и даже дни.

2 метод. Этот более быстрый способ заключается в использовании почтовыми серверами для передачи протокола SMTP (Simple Mail Transfer Protocol — простой протокол пересылки почты). В этом случае при появлении почтового сообщения почтовый сервер сразу же вступает в контакт с адресатом и отправляет это сообщение. Электронная почта, посылаемая таким методом, может за секунды обойти земной шар.

Рассмотрим систему адресации ЭП в Internet. Система адресов ЭП в Internet Ясно, что основой любой почтовой службы является система адресов.

В сети Internet принята система адресов, которая базируется на доменном адресе ПК, подключённого к сети. Как и любой адрес, адрес в e-mail (ЭП) состоит из двух частей: «кому» и «куда». «Кому» − это идентификатор (имя) пользователя. «Куда» − это имя домена его ПК. Для разделения этих двух частей используется символ @ (читается «эт»).

Стандартный формат адреса e-mail в сети Internet имеет следующий вид:

имя пользователя@машина.сеть.имя домена верхнего уровня Например, студент Иванов работает на ПК “andrew” в Самарской сети

“ssu”. Тогда адрес почтового сообщения будет выглядеть следующим образом:

ivanov@andrew.ssu.samara.ru Формат почтового сообщения

Формат почтового сообщения в сети Internet определён в документе RFC-822. Почтовое сообщение состоит только из трёх частей: конверта, заголовка и тела сообщения.

Конверт используется только программами доставки. Заголовок всегда находится перед телом сообщения и отделен от него

пустой строкой. Документ RFC-822 регламентирует содержание заголовка сообщения, который состоит из полей. В свою очередь поле состоит из имени и содержания поля. Имя поля отделено от содержания символом «:». В заголовке всегда есть следующие поля, которые представлены в табл. 3.1.

Таблица 3.1

Имя поля Содержание поля

FROM (откуда) Адрес отправителя сообщения

ТО (куда) Адрес получателя сообщения СС Адреса получателей копий сообщения DATE Время и дата отправки сообщения MESSAGE ID Идентификатор, используемый программами e-mail SUBJECT Тема (краткое описание) сообщения

В заголовок могут входить и другие поля, но обычно они вставляются и

используются программами e-mail (т.е. в конверт) и для пользователя не существуют.

Тело сообщения. В сети Internet не принято посылать сообщения объёмом больше 64 Кбайт. Большие сообщения разбиваются на несколько мелких частей не больше 64 Кбайт.

Подписи. В Internet подписи превратились в своеобразный вид искусства. Многие пользователи создают картинки из символов стандартного набора ASCII. Основное отличие между e-mail в сети Internet и ЭП ЛВС, например типа LOTUS ccMail, состоит в том, что почтовые серверы Internet обычно способны обрабатывать сообщения, состоящие только из символов кода ASCII. Но некоторые файлы содержат множество других символов, которые нельзя отобразить на экране. Такие файлы называют двоичными или бинарными.

Наиболее известным способом поддержки двоичных файлов является использование метода преобразования UU Encode. Согласно этому методу двоичный файл преобразуется в символы кода ASCII, а затем, чтобы его можно было переслать по e-mail, разбивается на куски меньше 64 Кбайт. Получатель записывает содержащее файл сообщение в свой ПК и выполняет преобразование UU Decode, которое обратно UU Encode. В результате снова восстанавливается исходный двоичный файл. Хотя этот метод работает очень хорошо, но чтобы пользоваться им, отправителю и получателю необходимо иметь некоторые технические знания и навыки.

Более новый способ пересылки двоичных файлов заключается в применении стандарта MIME (Multipurpose Internet Mail Extensions − многоцелевые расширения почты Internet). Технология MIME позволяет вкладывать в сообщение e-mail двоичные данные и даже ссылку на файл, находящийся на другом ПК сети Internet, причём для пользователей (отправителя и получателя) вся техническая сторона является закрытой.

Протоколы ЭП в сети Internet Среди обширного набора протоколов сети Internet следует выделить

5 основных протоколов, на базе которых реализованы прикладные процессы ЭП сети Internet, а именно:

– SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) − простой протокол пересылки почты в основном текстового типа; причём формат сообщений должен соответствовать стандарту RFC-822;

– UUCP (Unix-to-Unix Copy Program) − протокол пересылки почты методом коммутации сообщений, применяемый при редкой и низкоскоростной работе в режиме on-line (RFC-976);

– POP (Post Office Protocol) − протокол почтового отделения, обеспечивающий службу почтовых ящиков в соответствии со стандартом RFC-1225;

– IMAP (Internet Messages Access Protocol) − по своим функциям аналогичен протоколу POP, однако имеет ряд расширений для повышения удобства работы пользователей; описывается стандартом RFC-2060;

– NNTP (Network Mews Transfer Protocol) − протокол сетевой пересылки новостей по стандарту RFC-977;

– DNS (Domain Name System) − доменная система имён, обеспечивающая соответствие (отображение) имён хост-ЭВМ и сетевых адресов по стандартам RFC-1033 и RFC-1034.

Общая схема взаимодействия протоколов ЭП и базовых протоколов сети Internet TCP/IP приведена на рис. 3.3.

Для реализации ЭП в сети Internet преимущественно используется более надёжный протокол ТСР, а на уровне взаимодействия прикладных процессов применяется механизм «клиент/сервер».

Общее пространство имен объектов (узлов, хост-ЭВМ и пользователей) сети Internet обслуживается специальной сетевой службой DNS. Эта служба состоит из совокупности N-серверов (Name Server), протоколов взаимодействия пользователей со службой DNS и различных процедур обработки адресов:

– поиск; – адресное разрешение; – отображение адресов; – выдача адресных справок.

N-серверы (серверы имён) взаимодействуют с пользователями по схеме «клиент/сервер». Каждый сервер ведёт свою базу адресов. Совокупность адресных баз данных, которые в целях повышения эффективности частично пересекаются и дублируют информацию, составляет распределённую адресную базу данных службы DNS.

Служба DNS обслуживает запросы в так называемом режиме «пулевой» службы. Суть этого метода − программа запускает запрос (пулю) с именем домена, а служба DNS быстро отвечает ответом (ответной пулей) на запрос.

Основной службой передачи почтовых сообщений в сети Internet является подсистема SMTP, которая реализует одноимённый протокол (простой протокол пересылки почты). SMTP является протоколом коммутационного типа, т.е. с промежуточным хранением и передачей сообщений в отдельных сетевых узлах. Каждое сообщение в протоколе SMTP содержит две части − конверт и содержание.

Рис. 3.3. Основные протоколы ЭП Internet

Конверт протокола SMTP состоит из адреса отправителя сообщения;

одного или нескольких адресов получателей и, наконец, параметров режима доставки сообщения. Адрес ЭП содержит имена доменов в их каноническом (цифровом) виде.

Протокол SMTP обеспечивает 4 различных режима доставки почтовых сообщений:

– доставка почтового сообщения в указанный почтовый ящик получателя;

– доставка и отображение почтового сообщения в каждом терминале, которые в данный момент активны;

– доставка и отображение на терминал или пересылка в почтовый ящик пользователя;

– доставка почтового сообщения в почтовый ящик получателя и, если получатель активен, отображение сообщения на этом терминале.

Правила адресации в протоколе SMTP предусматривают использование специального группового адреса − алиаса (англ. alias − псевдоним), который представляет собой адрес получателя и адрес его почтового ящика. Алиас может определять некоторый список рассылки сообщения или даже группу адресов. Процедура адресного расширения выполняется программой ЭП у агента пересылки сообщений (АПС) и состоит в генерации списка значений алиаса. Значения этого списка, т.е. адреса получателей, называются подписчиками списка рассылки.

Протокол SMTP является протоколом прикладного уровня и использует транспортный протокол ТСР. SMTP-сервер постоянно прослушивает порт №25 узла TCP. Клиент устанавливает TCP-соединение с SMTP-сервером и ждёт подтверждения от сервера. SMTP-сервер подтверждает две ситуации:

– соединение с клиентом установлено; – состояние локального агента пересылки сообщения активно. Если клиенту пришло подтверждение, то клиент идентифицирует себя

и начинает одну или несколько передач. После завершения сеанса связи с SMTP-сервером клиент ждёт от сервера подтверждения и затем завершает TCP-соединение (как вы помните, это виртуальное соединение).

Другим протоколом, очень широко применяемым в сети Internet, является протокол UUCP (Unix-Unix-Copy-Program). Обычно протокол UUCP хорошо подходит для использования на коммутируемых телефонных каналах при скоростях 1200÷19200 бит/с.

Рассмотрим различия между протоколами SMTP и UUCP. При использовании протокола SMTP находится машина-получатель почтового сообщения и с ней устанавливается взаимодействие в режиме “on-line” для того, чтобы передать это сообщение в почтовый ящик данной машины. При этом почтовое сообщение достигает почтового ящика получателя достаточно быстро (секунды или минуты в зависимости от размеров письма и скорости канала связи), и время получения почтового сообщения зависит только от того, как часто пользователь просматривает свой почтовый ящик либо от его активности (включена ли ПЭВМ и каков режим в протоколе SMTP). Однако процесс передачи сообщения реализуется по принципу коммутации сообщений, то есть с полным переприёмом сообщения на каждом промежуточном узле. Это сделано для того, чтобы в случае неготовности узла-приёмника сообщение не потерялось, а осталось в буфере предыдущего сервера и было бы впоследствии доставлено. В случае неработоспособности узла-получателя в течение определённого периода (по умолчанию 5 суток) промежуточный сервер информирует отправителя о невозможности доставки с указанием возможных причин.

При использовании протокола UUCP почтовое сообщение доставляется по тому же принципу “stop-go”, т.е. по цепочке почтовых серверов от одной ЭВМ к другой, пока не достигнет ЭВМ получателя. Разница заключается в том, что пользователь, передав своё сообщение ближайшему узлу, отключается. Этот узел, в свою очередь, не сразу передаёт сообщение дальше, а только тогда, когда у него по расписанию сеанс связи с другим узлом и т.д. Поэтому, с одной стороны, UUCP позволяет доставлять почтовые сообщения по плохим телефонным каналам, а с другой − возможна недоставка сообщения даже через сутки из-за ошибки в имени пользователя.

В целом же общие рекомендации выбора SMTP либо UUCP следующие.

Если имеется возможность надёжно работать в режиме “on-line” и это является нормой, то следует применять протокол SMTP. Если же линии связи плохие или режим “on-line” используется достаточно редко, то лучше использовать протокол UUCP.

Принцип, реализованный в протоколе UUCP, очень прост − конверт и его содержимое пересылаются на соседний узел связи, где эти данные обрабатываются вызывающей командой. Например, отправитель подключён к узлу IASNET и передаёт сообщение получателю по имени PETROV, подключённому к узлу LANDAU (узел расположен в институте теоретической физики им. Ландау). Адрес имеет следующий вид:

iasnet!landau!Petrov Восклицательный знак используется как разделитель между именами

узлов. Последняя позиция представляет собой местное имя почтового ящика получателя. Таким образом, в общем виде адрес UUCP имеет вид:

имя хоста!имя получателя — для локальной почты; имя хоста!… имя хоста!имя получателя — для межсетевой почты. Учитывая распространённость семейства протоколов TCP/IP,

предусмотрено преобразование UUCP-адреса в IP-адрес: user@host UUCP Основным средством рассылки почты в сети Internet является

стандартная программа “sendmail” (хотя может быть использовано и другое программное обеспечение, например, “smail”, “exim” или “cyrus”), которая работает как почтовый курьер, доставляющий обычную почту в отделение связи для дальнейшей доставки. Программа “sendmail” позволяет организовать почтовую службу в ЛВС и обмениваться почтовыми сообщениями с другими серверами почтовых служб через специальные шлюзы, используя протоколы SMTP и UUCP.

Программа “sendmail” работает в стиле «отделения связи», отправляя почтовые сообщения в два приёма: сначала почтовые сообщения собираются в очереди в серверах, а затем отправляются получателям. Данная программа является «магистральным» почтовым агентом. Для «разборки» почты уже в хосте применяются локальные почтовые агенты, например “mail” или “procmail”.

Для работы со своей почтой пользователь не обязательно должен подключаться с помощью telnet-клиента к узлу и читать почту “on-line”. Используя протоколы почтового отделения POP3 или IMAP4, можно подключиться к хосту и забрать все или отдельные пришедшие сообщения к себе на ЭВМ. В качестве серверов протоколов POP3 и IMAP могут выступать “imap-uw”, “qpopper”, “cyrus” или другие программные продукты.

Таким образом, в Internet действует следующая схема обработки почты: магистральный агент (занимается пересылкой между узлами) → локальный почтовый агент (размещает доставленные магистральным агентом сообщения в соответствующих почтовых ящиках и передаёт магистральному агенту сообщения от пользователя, подлежащие отправке на другие узлы) → протокол передачи почты на пользовательскую ЭВМ (агенту пользователя, расположенному на его ЭВМ).

3.5. Система Usenet

Система Usenet есть электронная доска объявлений, в которой может

участвовать любой пользователь сети Internet. Эта система позволяет пользователям, живущим в любых точках земного шара, участвовать в дискуссиях по тысячам различных тем. Такая система распределённых по темам сообщений существовала вначале независимо от Internet, а затем стала основой для службы Usenet.

Узлы, использующие почтовый протокол UUCP, стали устанавливать всё более тесную связь с Internet. Постепенно появилось множество постоянно действующих групп, общающихся через телеконференции — Newsgroups. Для обеспечения взаимосвязи между сетью Internet и этими телеконференциями, работающими на базе протокола UUCP, был разработан специальный протокол NNTP — Network News Transfer Protocol, то есть протокол пересылки сетевых новостей. Однако в настоящее время телеконференции Usenet продолжают функционировать и на базе протокола UUCP. В сети же Internet, несмотря на прогресс в развитии Usenet, до последнего времени наиболее популярно применение метода доступа через службу электронной почты − e-mail.

Поэтому, хотя Usenet является полезным ресурсом Internet, самостоятельной службой она ещё не стала и рассматривается как разновидность службы «электронная почта» (e-mail).

Протокол NNTP действует по принятой в семействе протоколов TCP/IP схеме: NNTP-сервер прослушивает TCP-порт №119; клиент устанавливает TCP-соединение с NNTP-сервером и ждёт подтверждения. NNTP-сервер посылает подтверждение клиенту и разрешает послать новое сообщение.

Процедура чтения новостей в соответствии с протоколом UUCP достаточно громоздка. Если пользователь подключается в первый раз или хочет подписаться на какие-то новые конференции, то он пишет на адрес Usenet-сервера электронное письмо заданного формата, запрашивая список

конференций. Затем, подключившись к почтовому серверу, отправляет это письмо. Ответ от Usenet-сервера приходит в виде письма в почтовый ящик пользователя. В ответе содержатся точные названия конференций, возможно, с кратким описанием их тематики (правда, создатели конференций обычно стараются называть их так, чтобы было понятно без дополнительных разъяснений). Затем, выбрав интересующие его конференции, пользователь в очередном письме отправляет их Usenet-серверу, чтобы тот прислал список статей (писем) в данных конференциях. В следующий раз, подключившись к своему почтовому ящику, пользователь забирает письмо от Usenet-сервера, и, выбрав по названиям писем интересующие его, запрашивает третьим письмом все нужные статьи. Таким образом, необходимо отправить по меньшей мере 2 письма Usenet-серверу (если пользователь уже знает, какие конференции его интересуют) и получить 2 ответа от него. Причём размер приходящих ответов (в зависимости от насыщенности конференции) может быть достаточно велик (до нескольких мегабайт), что при низкоскоростных каналах весьма дорогостоящее удовольствие. Ответ на письмо потребует ещё одного подключения.

При работе по протоколу NNTP вся процедура значительно упрощается. Пользователь с помощью соответствующей программы-клиента (например, Pine, tin, Netscape Messenger) подключается к news-серверу, и весь обмен информацией происходит «на лету», т.е. никаких писем посылать не нужно: на экране появится список либо всех конференций, либо только тех, на которые пользователь подписан. Действуя далее в интерактивном режиме, пользователь выбирает интересующую его конференцию и письмо. При этом текст письма сразу появляется на экране и можно незамедлительно ответить автору. Можно также написать собственное письмо и тут же поместить его в соответствующую конференцию.

Помимо службы Usenet, очень активно развиваются системы IRC и ICQ. Первая система − конференция в режиме on-line (IRC − Internet Relay Chat − разговоры в Internet). При использовании Usenet ответ можно получить только в зависимости от того, насколько часто другие участники конференции просматривают её и каковы задержки серверов при доставке почты, и, таким образом, ответ может придти лишь на следующий день. Некоторые же вопросы требуют безотлагательного решения и тогда можно воспользоваться системой IRC − спросить пользователей, подключённых к соответствующему серверу. Так как они находятся в режиме on-line, то на экране у них постоянно присутствует текст ведущихся диалогов и дискуссий и любой участник может дать свой совет.

Другой набирающей обороты услугой является Internet-пейджер − ICQ (сокращение созвучной английской фразы I Seek You − я ищу тебя). Функционально она ничем не отличается от обычного пейджера, но полезна лишь в том случае, если пользователь большую часть времени проводит в on-line. В интрасетях эта услуга очень популярна, так как позволяет пересылать,

не вставая из-за рабочего стола, как коротенькие записки, вроде «Пора обедать», так и мегабайтные файлы рабочей документации.

Контрольные вопросы по разделу

1. Объясните принцип метода «клиент/сервер». 2. Назначение службы FTP. 3. Назначение триады объектов службы Telnet. 4. Концепция виртуального терминала Telnet. 5. Назначение доски объявлений Usenet. 6. Принцип действия протокола NNTP. 7. Какова история появления электронной почты? 8. Каковы принципы организации электронной почты в учреждении? 9. Проведите сравнение электронной почты с другими видами связи. 10. Каковы основные методы реализации электронной почты в Internet? 11. Какова система адресации электронной почты в Internet? 12. Поясните принцип построения формата почтового сообщения в Internet. 13. Перечислите основные протоколы электронной почты в Internet. 14. Опишите протокол SMTP электронной почты в Internet. 15. Опишите протокол UUCP электронной почты в Internet. 16. Проведите сравнение протоколов SMTP и UUCP.

4. Информационно-поисковые системы

Пользователи сети Internet имеют широкие возможности для получения экономической, социальной, научной, технологической и разнообразной текущей информации. Сотни тысяч электронных каталогов, баз данных, архивов технической и программной документации, библиотек программ, научно-технических справочников, электронных газет и журналов, бюллетеней новостей и многих других информационных материалов можно получить из Internet на рабочее место пользователя.

Ценность любого источника информации определяется содержащимися в нем сведениями и удобством доступа к ним. Самая богатая библиотека абсолютно бесполезна для читателей, если ее каталоги и картотека содержатся в беспорядке и не полны. Поэтому главная задача информационно-поисковых систем − обеспечение исчерпывающих данных об имеющихся ресурсах и удобных средств поиска.

В сети Internet существует целый ряд поисковых систем, использующих модель “клиент/сервер”. Рассмотрим некоторые из них.

4.1. Система Archie

Количество файлов, доступных для службы FTP, огромно и постоянно

растёт. В настоящее время в сети Internet более 10000 узлов, доступных с помощью анонимного FTP. На этих узлах содержится более 10 млн файлов, которые поддерживают различные операционные системы − MS-DOS, Windows, Unix и другие. В этом море информации трудно найти нужный файл, но для облегчения поиска разработана информационно-справочная система, которая называется Archie. Таким образом, Archie представляет собой информационную систему, основой которой является база данных, содержащая имена узлов, каталогов, подкаталогов и файлов. Эта база постоянно обновляется и поддерживается в актуальном состоянии. База данных обслуживается специальными Archie-серверами, расположенными в различных узлах сети Internet. Она обновляется периодически, через каждые 30 дней, причём за этот период времени однократно просматриваются все FTP-ресурсы.

Для реализации работы с Archie-сервером можно установить связь с этой системой тремя способами:

− с помощью специальной программы локального интерфейса Archie-клиента;

− с помощью ресурсов службы Telnet; − с помощью ресурсов службы электронная почта (e-mail).

Разнообразие способов доступа облегчает работу с этой информационно-справочной

системой, делая её максимально дружественной к пользователю.

4.2. Система Gopher

Система Gopher («Сурок») была разработана на базе метода

клиент/сервер в университете штата Миннесота с целью максимально облегчить доступ к различным ресурсам Internet.

Если при поиске определённого файла, например, с помощью системы Archie, сначала находится адрес FTP-сервера, на котором находится файл, затем устанавливается FTP-соединение с необходимым сервером, то система Gopher сама выполняет обе эти операции и затем перемещает в ПЭВМ искомый файл. Таким же образом, при необходимости, система Gopher сама устанавливает Telnet-связь с соответствующим сервером. При этом отдельные Gopher-серверы не только могут связываться с серверами других служб Internet, но и в большинстве случаев связаны друг с другом. Благодаря этому, можно через один локальный Gopher-сервер получить доступ к различным ресурсам сети Internet.

Gopher-сервер выполняет функции доступа к файловым архивам и протоколам передачи Internet (FTP, TCP/IP) для пересылки найденной информации программам-клиентам, запросившим эту информацию.

При взаимодействии сервер ожидает запросов пользователя по порту ТСР под номером 70, соответственно посылает в этот порт запросы. После ответа сервера соединение разрывается, а при новом запросе должно устанавливаться снова.

4.3. Система WAIS

Сетевая информационная система WAIS − Wide Area Information

Service − представляет собой систему, которая обеспечивает поиск документа по определённой теме на базе ключевых слов. В отличие от системы Archie, WAIS просматривает содержание «своих» документов по заданным клиентом критериям поиска вместо того, чтобы просто сравнивать с этими критериями только имена файлов.

Система WAIS была создана для обеспечения несложного, последовательного интерфейса для поиска информации в БД (базах данных), доступных через сеть Internet. Поскольку система WAIS стала необычайно популярной, к ней было подключено большое количество БД − от хранящих бесплатную информацию до специализированных и дорогих. Сейчас свободный доступ имеется почти к 700 БД, содержащих сведения от кулинарных рецептов до решения сложных технических проблем.

В отличие от системы Gopher, в которой необходимо просмотреть несколько меню, прежде чем доберешься до хоста, имеющего нужную базу данных (БД), система WAIS разрешает подключиться к WAIS-серверу, который работает с информацией, предоставляемой другими WAIS-

серверами. Конечный WAIS-сервер подключится к выбранной БД, выполнит запрос клиента и возвратит результаты поиска. Система WAIS-клиент реализуется на ПЭВМ пользователя. Кроме того, доступ к ресурсам системы WAIS можно получить, если связаться с помощью службы Telnet с хост-ЭВМ.

4.4. Система WWW

Система WWW (3W или W3) — World Wide Web (всемирная паутина)

является одной из самых новых и удивительных по возможностям информационных систем. Система 3W является распределённой сетевой гипермедиаинформационной системой, основанной на механизме клиент/сервер.

Термин “web” (паутина) характеризует схему связей между отдельными файлами. В случае древовидной (обычной) структуры имеется корневой каталог, от которого отходят различные разветвляющиеся подкаталоги, например, система расположения файлов в MS-DOS. Находясь в одной из ветвей такой системы, можно переходить либо в подкаталоги более низшего уровня, либо (обратным путём) в каталог более высокого уровня, от которого отходит данная ветвь. Но в древовидной структуре невозможно перейти из одного каталога в другой, если эти каталоги не имеют общего корня, т.е. не связаны непосредственно. В отличие от такой схемы, структура Web создаёт связи между отдельными файлами. При этом появляется возможность прямо переходить из одного файла в любой другой. Такая структура напоминает паутину.

Идея гипертекстовой информационной системы состоит в том, что пользователь имеет возможность просматривать документы (страницы текста) в том порядке, в котором ему это больше нравится, а не последовательно, как это обычно принято при чтении книг. Достигается это путём создания специального механизма связи различных страниц текста при помощи гипертекстовых ссылок. Таким образом, если в обычном тексте есть ссылки типа «следующий-предыдущий», то у гипертекста может быть сколь угодно много ссылок любого типа, например, ссылки на энциклопедию, библию, системы “Help”, художественные иллюстрации, музыкальные фрагменты и т.д. Механизм построения ссылок приводит к расширению понятия гипертекста за счёт других информационных ресурсов, включая графику, аудио- и видеоинформацию, до понятия гипермедиа. Рассмотрим это понятие более подробно.

Разработчики системы 3W, на основе идеи гипертекста, пошли дальше и создали новую форму, названную гипермедиа, которая позволяет связывать не только слова, но также и рисунки, звуки или файлы любого типа данных, которые можно хранить в памяти ПЭВМ. Гипермедиа в среде 3W позволила организовать множество интересных и разнообразных приложений − от

журналов до фотографий и видеороликов, а также ежедневных мультфильмов.

Основными компонентами технологии 3W являются: − язык гипертекстовой разметки документов − HTLM (Hyper Text

Markup Language); − универсальный способ адресации ресурсов в сети − URL (Universal

Resource Locator); − протокол обмена гипертекстовой информацией − HTTP (Hyper Text

Transfer Protocol); − универсальный интерфейс шлюзов − CGI (Common Gateway

Interface). Рассмотрим эти компоненты подробнее. Язык HTML базируется на стандартном языке разметки печатных

документов. Гипертекстовая база данных в концепции 3W − это набор текстовых файлов, написанных на языке HTML, который определяет форму представления информации (разметка) и структуру связей этих файлов (гипертекстовые ссылки). Спецификация языка постоянно развивается и в настоящее время помимо спецификации DHTML (Dynamic HTML − динамический HTML), позволяющей менять содержимое документа «на лету» в зависимости от действий пользователя, определён ряд расширений, дающих возможность создавать целые трёхмерные виртуальные миры (XML, VRML и др.). Спецификация DHTML имеет версию 4.0 и является на данный момент стандартом.

Универсальный идентификатор URL определяет способ записи (кодирования) адресов различных информационных ресурсов при обращении к ним из страниц системы 3W. Первоначально это были FTP-архивы, а сейчас Gopher, WAIS, USENET, Telnet и E-mail.

HTTP − этот протокол прикладного уровня использует для обслуживания порт 80. Сообщения по сети при использовании протокола НТТР передаются в формате, схожем с форматом почтового сообщения сети Internet. Протокол НТТР используется для взаимодействия программ-клиентов с программами-шлюзами, разрешающими доступ к ресурсам E-mail, FTP, Gopher и WAIS. Практика использования протокола такова, что клиент устанавливает соединение и ждёт ответа сервера. После отправки ответа сервер разрывает соединение.

Для просмотра web-ресурсов было разработано множество программ-клиентов. Они называются browsers (обозреватели). Начало положил текстовый браузер lynx, работающий в ОС UNIX. Он работает исключительно быстро, так как не требуется загрузка графики, аудио, видео − на клиентскую сторону передаётся лишь сам текст. Однако, конечно, этого недостаточно и первопроходцем в области графических браузеров стал Mosaic. Эта программа также работает в системе UNIX.

По мере популяризации Internet многие пользователи, не знакомые доселе ни с сетью, ни, тем более, с UNIX, всё же получили возможность

работать в Internet с помощью браузеров, написанных для Windows. Для этой операционной системы разработано несколько различных обозревателей − Internet Explorer, Netscape Navigator, Opera, Ariadna (отечественная разработка) и ряд других. Все они бесплатны (как для Windows, так и для UNIX), поэтому конкуренцию выдерживают лишь крупнейшие компании. В связи с этим наибольшее распространение получили Internet Explorer фирмы Microsoft и Netscape Navigator фирмы Netscape Communications Corporation. Последний существует также в версии для ОС UNIX.

Сервер 3W − это программа, которая принимает запросы от клиентов и отвечает на них. В качестве ответа может быть HTML-документ, хранящийся в базе данных сервера; графический образ; звукозапись, фильм или ответ внешней программы.

Универсальный интерфейс CGI был разработан для расширения возможностей системы 3W за счёт подключения внешнего программного обеспечения. Сервер взаимодействует с программами через стандартные потоки ввода/вывода, что значительно упрощает программирование. Интерфейс CGI определяет порядок взаимодействия сервера НТТР с прикладной программой, а также механизм реального обмена данными и управляющими командами в этом взаимодействии, что не определено в протоколе НТТР.

4.5. Поисковые серверы WWW

Любой пользователь при помощи поисковых серверов WWW, использующих все возможности HTML, может найти необходимую информацию в Internet. Так как количество поисковых серверов WWW огромно, то ограничимся только наиболее популярными в нашей стране поисковыми системами для русскоязычных пользователей.

Alta Vista Alta Vista является одной из ведущих мировых поисковых систем. В

ней поддерживается поиск по проиндексированным страницам, поиск графических изображений, аудио- и видеоинформации, а также обширный тематический каталог. Имеется список заголовков новостей, возможность просмотра котировок акций, поиска самых низких цен на те или иные товары, электронные магазины и т.п. Alta Vista также предлагает бесплатный выход в Internet (только в США) и бесплатную электронную почту.

Эта поисковая система появилась в 1995 году, которая уже в начале 1996 года поддерживала 30 гигабайтную индексную базу по серверам WWW. Среднее время обработки запроса и отклика сервера для пользователя США составляет всего около секунды.

В результате поиска в качестве выходных данных Alta Vista возвращает название, первые несколько строк документа, дату его создания и язык документа. Это дает пользователю дополнительную возможность оценки

степени важности найденного документа перед его загрузкой на свой компьютер.

Кроме режима простого поиска, возможен расширенный поиск, при использовании которого можно указать, что первыми в списке результатов поиска следует привести документы, в которых наряду с заданными ключевыми словами наиболее часто встречаются еще и другие определенные слова.

Для российских пользователей важно, что Alta Vista поддерживает поиск русскоязычных документов (искомые ключевые слова набираются на русском языке), а также то, что этот сервис бесплатен и имеет высокую степень доступности (связь с сервером устанавливается, как правило, с первой попытки.

Rambler Патриарх российских поисковых серверов − система (“Бродяга”) − с

точки зрения скорости и надежности нареканий не вызывает и на сегодняшний день является одной из самых популярных поисковых систем России.

В ее состав входят собственно поисковая система по серверам России и стран СНГ, которая содержит миллионы документов с более чем 15 тыс. сайтов (имен DNS). Система имеет развитый язык запросов и гибкую форму вывода результатов. Поиск “Rambler” включен в стандартную поставку русской версии Microsoft Internet Explorer.

Rambler дает возможности поиска в российской части Internet, поиска в рейтинге Top100 и поиска в новостях. Кроме того, предоставляет дополнительные услуги: бесплатная электронная почта, карта Москвы со справочной информацией, словари для перевода на английский и немецкий языки и обратно, ленту новостей.

При поиске на стандартные, распространенные темы рекомендуется сначала посетить каталог Top100, который охватывает гораздо меньше сайтов, чем большой Rambler, но зато сайты разделены по категориям и отсортированы по популярности. Система выдает большое количество ссылок, которые сортируются по релевантности, т.е. по степени соответствия запросу.

Интеллектуализированные алгоритмы поиска и обширная справочная система позволяют свести к минимуму время, затрачиваемое при поиске нужных документов, а краткие выписки из найденных страниц представлены в многостраничном списке и позволяют быстро отобрать лучшие документы из имеющихся.

Из-за большого объема базы данных и развитого языка запросов эту систему удобно использовать для сложного поиска по большому набору условий.

Aport. Это гибридная система, состоящая из каталога AtRus и поисковой

машины, которая индексирует большинство российских серверов и несколько миллионов URL-адресов, обеспечивая поиск почти по всем доступным документам. Она поддерживает богатые возможности формирования запросов, включая поиск по различным словоформам введенных слов, исправление ошибок во введенных словах, поддерживает логические операторы «И»,»ИЛИ», «НЕ», логические группы, поиск по фазам, ограничение в расстоянии между словами, заданное количеством слов или фраз. Возможен поиск по URL-адресам, заголовкам, ключевым словам, подписям к графическим изображениям, ссылкам и комментариям, а также указание диапазона времени создания документов.

Кроме традиционных возможностей (поиск в российском Internet, поиск в рейтинге Aport Top1000, поиск новостей), в Aport возможен поиск музыки в формате МР3 и картинок, перевод запроса и результата поиска с русского языка на английский или наоборот. К дополнительным возможностям относится бесплатная электронная почта, различная календарная информация, лента новостей и тематические информационно-поисковые разделы.

Стандартный поиск Aport позволяет найти сайты, на которых встречаются все заданные слова. При этом ищутся все словоформы каждого слова. Система также исправляет орфографические ошибки в запросах. Результаты поиска выдаются в достаточно развернутом виде. Существует возможность запоминания предыдущих запросов, параллельного поиска в других поисковых системах и т.д.

Особого внимания заслуживает возможность поиска товаров, также предлагаемая этой системой. Сейчас в системе поиска товаров участвуют 20 ведущих российских интернет-магазинов.

Aport − исключительно мощная система, сочетающая большой объем базы данных, высокую релевантность результатов поиска, удобную форму вывода запросов и массу дополнительного сервиса, которая становится серьезным конкурентом в области поисковых систем.

Yandex Появившись в 1997 году, Yandex потряс российскую часть сети

возможностью поиска с учетом русской морфологии, навсегда избавив пользователей о необходимости думать об окончаниях, множественном числе и т.д. Основные возможности системы такие же, как и у предыдущих. Из дополнительных возможностей следует отметить хранение закладок в сети, отправка открыток, оцифровка фотографий.

Поисковая система Yandex знает о более чем 60 тыс. серверов, индексирует более 14 млн документов, позволяет делать достаточно сложные запросы, поддерживает возможность выделения одного документа в различных кодировках и нахождения заданных слов независимо от формы.

При поиске имеется возможность интеграции поисковых и каталожных возможностей Yandex, когда можно отметить один из тематических разделов каталога и искать ключевые слова только на сайтах заданной тематики. По умолчанию производится поиск всех словоформ заданных ключевых форм. Результаты выдаются в очень компактной форме, при этом с каждого сайта показывается только один, наиболее подходящий документ. Щелкнув по ссылке, можно посмотреть все остальные подходящие документы с этого сайта.

Одной из наиболее интересных возможностей Yandex является поиск по регионам. На странице поиска можно ограничить круг поиска только серверами из определенного региона или нескольких регионов. Быстрая поисковая система и экономный дизайн страницы результатов поиска позволяют получать ответы на запрос практически мгновенно.

Контрольные вопросы по разделу

17. Назначение информационно-поисковой системы Archie. 18. Основные отличия поисковой системы Gopher от Archie. 19. Назначение поисковой системы WAIS. 20. Особенности поисковой системы WWW. 21. Объясните понятия «гипертекст» и «гипермедиа». 22. Основные компоненты технологии WWW. 23. Перечислите только российские поисковые системы. 24. В чем отличие системы Aport от других поисковых систем? 25. Особенности поисковой системы Yandex. 26. Что означает понятие “релевантность”?

5. РОССИЙСКИЕ ПОДСЕТИ Internet 5.1. Сеть RELCOM Созданием в 1990 году сети RELCOM (RELiable COMmunication),

собственно, и было положено начало российскому Internet. Эта сеть образовалась на основе узкопрофессиональной компьютерной сети, объединявшей пользователей Unix-совместимых ЭВМ Института атомной энергии и нескольких других НИИ. К концу 1990 года сеть уже была подключена к европейской части сети Internet − сети EUnet (European UNIX Network).

В настоящее время основной физической средой передачи сообщений является обычная телефонная сеть общего пользования. Причём возможно использование простых и дешёвых модемов. Региональные центры RELCOM соединяются выделенными каналами и используют высокоскоростные модемы, что обеспечивает быструю передачу больших объёмов информации. Аппаратная база двух Московских региональных центров обеспечивает одновременное обслуживание до 300 телефонных каналов.

Большинство пользователей сети RELCOM пока работает в режиме “off-line”, обеспечивающем только услуги ЭП. Тем не менее, в рамках технологии ЭП пользователям доступны многие информационные источники класса почтовых серверов (mail-server), основными из которых являются собрания новостей (News-mail) и файловые архивы (FTP-mail). Менее распространенным является режим “on-line” в режиме удалённого терминала. В режиме эмуляции удалённого терминала применимы средства Telnet, FTP, Gopher и распространённой программы Lynx для доступа к WWW-серверам в текстовом режиме.

По выделенным каналам подключаются, как правило, крупные фирмы, которые могут платить ежемесячно несколько сотен долларов, но в результате имеют круглосуточную гарантированную связь с Internet на высокой скорости.

Основная часть пользователей предпочитает приобретать доступ в сеть Internet по коммутируемым телефонным каналам, т.е. их соединения с Internet носят сеансовый характер. При таком способе соединения затраты, как правило, измеряются уже в десятках долларов в месяц. Льготный тариф применяется в вечернее и ночное время, а также в выходные дни. Для достаточно комфортной работы в сети необходимо наличие у пользователя модема с минимальной скоростью 14,4 Кбит/с, а лучше выше.

Сеть RELCOM обеспечивает доступ к собственным информационным ресурсам типа NEWS, FTP, WAIS, Gopher и WWW-серверам узлов и ЛВС, а также к информационным источникам ряда других сетей РФ. Большой популярностью пользуются телеконференции на русском языке (более 1000 тем), распространяемые по всему миру.

Специальным разделом коммерческих телеконференций (иерархии relis и demos) фактически является информационная система Relcom Information Service, материалы в которую поставляются информационными агентствами (POSTFACTUM, ИТАР-ТАСС и др.) и организациями информационного бизнеса.

В заключение можно отметить, что RELCOM, являясь коммерческой сетью, имеет достаточную разветвлённую инфраструктуру, представленную многочисленными узлами сети, расположенными более чем в 100 городах по всей территории РФ, а также в странах СНГ.

5.2. Сеть RUNNet Федеральная университетская компьютерная сеть России − RUNNet

(Russian University Network) является научно-образовательной сетью, построенной с использованием протоколов TCP/IP. Она представляет собой также подсеть сети Internet. Работы по созданию сети RUNNet начались в 1994 году в рамках государственной научной программы «Университеты России» и проводятся под руководством Госкомитета РФ по высшему образованию.

Сеть RUNNet является средством для формирования единого информационного пространства высшей школы России и его интеграции в мировую информационную систему образования, науки и культуры, развивающуюся на основе глобальной сети Internet.

Реализация проекта RUNNet решает следующие задачи: − обеспечивает российские университеты современными средствами компьютерных телекоммуникаций;

− предоставляет широкий спектр коммуникационных и информационных услуг;

− обеспечивает российским университетам доступ в глобальную сеть Internet.

В комплексе работ по построению RUNNet и информационному наполнению сети участвуют более 100 вузов и научных учреждений Госкомвуза РФ. Сеть RUNNet до 1997 года должна была соединить в единую сеть ПД несколько десятков объектов, расположенных на территории РФ.

Основа построения сети − базовая опорная многопротокольная федеральная магистральная сеть, обеспечивающая магистральную связь между всеми основными экономическими регионами РФ. Структурным элементом опорной сети ПД является региональный сетевой сегмент, объединяющий весь экономический район, в котором создается информационно-коммуникационный центр − федеральный узел. Для связи между федеральными узлами в сети RUNNet создан собственный спутниковый сегмент транспортной среды, в котором осуществляется обмен данными по дуплексным каналам со скоростями не менее 64 кбит/с. В свою очередь, федеральный узел будет обеспечен каналами ПД с крупными

городами района (региональными узлами) и отдельными объектами. При необходимости федеральные и региональные узлы могут также связываться между собой спутниковым сегментом. На часть федеральных узлов возлагаются функции распределённого ядра. Таким образом, сеть RUNNet имеет чётко выраженную иерархическую структуру. Региональные узлы осуществляют обмен данными с соответствующим федеральным узлом со скоростью 64 Кбит/с. Канал связи между региональным и федеральным узлом является выделенным. Для связи между ядром, федеральными и региональными узлами могут использоваться каналы различных типов − кабельные, РРЛ и спутниковые.

На первом этапе создания сети RUNNet число федеральных узлов было равно 6 − это Москва, Санкт-Петербург, Новосибирск, Екатеринбург, Красноярск и Владивосток, на втором − 10 узлов и на третьем − более 14 узлов. Федеральный узел осуществляет дуплексный обмен данными с 2÷5 региональными узлами со скоростью 64 кбит/с в каждом направлении по выделенным каналам. Кроме того, возможен дуплексный обмен по расписанию или по требованию с другими федеральными узлами со скоростью 64÷256 кбит/с. Распределённое ядро располагается в Москве и Санкт-Петербурге.

Московский федеральный узел осуществляет дуплексный обмен со скоростями 64÷256 кбит/с с федеральными и региональными узлами, сопряжение с международными сетями на скорости до 256 кбит/с, управление сетью спутниковых каналов RUNNet, распределение и маршрутизацию данных.

Санкт-Петербургский федеральный центр реализует следующие задачи:

− обеспечивает постоянно действующую связь с 4-мя федеральными узлами со скоростью 64÷256 кбит/с;

− осуществляет дуплексный обмен по требованию с 8-ю федеральными и 20-ю региональными узлами;

− выполняет сопряжение с международными сетями; − решает задачи распределения и маршрутизации данных. Таким образом, распределённое ядро имеет топологию «двойной

звезды» с каналом ПД (между Москвой и Санкт-Петербургом) со скоростью 256÷2048 кбит/с.

Выход в Internet осуществляется через Московский узел по наземному каналу Москва (МГУ) – Париж (Renater) со скоростью 128 кбит/с и через Санкт-Петербургский узел по ВОЛС Санкт-Петербург – Хельсинки со скоростью 256 кбит/с.

Сеть RUNNet предоставляет услуги по подключению университетам, НИИ и научным центрам, а также иным учреждениям, предприятиям и организациям, деятельность которых лежит в сферах образования, науки и культуры. Подключение к RUNNet даёт доступ к полному набору сервисов сети Internet.

В сети RUNNet развивается собственный информационный сервис, учитывающий научно-образовательную специфику:

− информационно-справочные системы по университетам; − электронные библиотеки учебно-методических материалов; − средства дистанционного обучения; − распределённые издательские комплексы и другие информационные ресурсы.

5.3. Сеть RELARN-IP Ассоциация научных и учебных организаций, пользователей сетей ПД,

под названием RELARN (Russian Electronic Academic and Research Network), была организована в 1992 году совместным решением Министерства науки, Российской Академии наук и Российского Научного Центра «Курчатовский институт». Основными направлениями деятельности этой ассоциации являются:

− создание сети RELARN-IP для обеспечения доступа научным и учебным организациям к ресурсам сети Internet;

− участие в издании и распространении научно-технической литературы с применением компьютерных технологий и телекоммуникаций Internet.

Сеть RELARN базируется на следующих принципах: − создание опорных точек доступа (ОТД) с целью максимальной

интеграции уже существующих сетевых ресурсов; − подключение к ОТД региональных сегментов компьютерных сетей; − вхождение в мировые и европейские программы создания

скоростных магистральных каналов. В настоящее время ОТД созданы в Москве, Санкт-Петербурге, Самаре, Екатеринбурге,

Новосибирске и Хабаровске.

Структура региональной компьютерной сети представляет собой совокупность центрального узла с резервным узлом (т.е. ОТД) и цифровой опорной магистрали (backbone), соединяющей опорные узлы, созданные на АТС города. В качестве опорной магистрали (backbone) предполагается использовать оптическое кольцо (стандарт FDDI). В дальнейшем опорная сеть ПД (на базе оптического кольца) будет расширяться либо на основе дополнительных участков ВОЛС, либо путём создания каналов соответствующей пропускной способности (не менее 64 кбит/с) с помощью какой-либо другой технологии (РРЛ, физические линии на коротких участках и т.д.). Таким образом, региональная сеть представляет собой высокоскоростное ядро (оптическое кольцо), соединённое с такими же региональными сетями в других регионах, которое окружено «облаком»

средне- и низкоскоростных каналов, доводящих информацию до потребителей.

В качестве центральной опорной сети каналов используется сданная в эксплуатацию цифровая РРЛ (радиорелейная линия связи) Москва – Самара – Екатеринбург – Новосибирск – Хабаровск на скорость 2 Мбит/с, которая будет продублирована ВОЛС.

Структура Самарского регионального сегмента представляет собой совокупность двух центральных узлов (ОТД) — основного (расположенного в здании ТЦМС-5) и резервного (в здании новой МТС), а также цифрового кольца, соединяющего АТС-36, 42, 34, 51, 23, 24,70 и 66.

В качестве базовой технологии для создания опорной кольцевой магистрали целесообразно выбрать стандарт FDDI (Fiber Distributed Date Interface). Данная технология обеспечивает надёжную передачу данных со скоростью до 100 Мбит/с. Таким образом, формируется общее кольцо, по которому осуществляется передача интегральных потоков информации от узла к узлу. Подключение ЛВС отдельных организаций целесообразно производить на основе стандарта E1 (скорость 2,048 Мбит/с). Поскольку Самара является основным коммуникационным центром для городов Южного Урала и Среднего Поволжья (таких как Пенза, Ульяновск, Уфа, Челябинск, Магнитогорск, Оренбург, Саранск, Ижевск и т.д.), то большинство из этих городов в ближайшем будущем будет объединено цифровыми каналами в единую высокоскоростную сеть. Следовательно, ОТД в Самаре может стать центральным узлом Поволжского региона.

Таким образом, сеть RELARN-IP предоставит доступ к сети Internet научным учреждениям и учебным организациям для открытых исследований в области науки и образования, проводимых в НИИ, академических институтах, университетах и вузах.

Контрольные вопросы по разделу

1. Назначение и предоставляемые услуги сети RELCOM. 2. Опишите структуру и основные компоненты сети RUNNet. 3. Основные принципы сети RELARN.

6. СОВРЕМЕННЫЕ СЕТЕВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ 6.1. Технология Frame Relay

Традиционные глобальные и локальные вычислительные сети были взаимно

исключающими средами в том, что касается технологии и архитектуры. Одной из

направляющих сил развития перспективных сетевых технологий является стремление к

унификации этих разнородных сред с целью получения однородной системы. Сеть,

использующая подобные технологии как на локальном, так и на глобальном уровне,

много проще и дешевле в эксплуатации.

В результате перехода к технологии Frame Relay (FR — быстрая коммутация кадров) глобальные сети приобретают архитектуру и функциональные характеристики, типичные для ЛВС. Глобальные сети FR имеют более распределенную структуру, более гибки в управлении и более быстры, чем традиционные глобальные сети. Однако качество каналов для сети FR должно быть очень высоким (вероятность ошибки на единичный элемент — не хуже 10-7). ЛВС могут подключаться к сетям FR напрямую без дополнительной инкапсуляции трафика ЛВС в кадры HDLC. Причём преимущество FR не в многомегабайтной скорости передачи данных, а в методах статистического уплотнения данных, обеспечивающих информационную скорость передачи, в несколько раз превышающую физическую пропускную способность канала, а также в наличии интерфейсов, позволяющих эффективно подключать к сети FR различное ООД.

Frame Relay — это протокол, который описывает интерфейс доступа к сетям быстрой коммутации, позволяет эффективно передавать крайне неравномерно распределённый во времени трафик и обеспечивает высокие скорости прохождения информации через сеть, малые времена задержек и рациональное использование пропускной способности каналов. В отличие от сетей Х.25 по сетям с Frame Relay возможна передача не только собственных данных, но также речи в дискретном виде.

Согласно модели ISO, Frame Relay является протоколом второго уровня, но выполняет и некоторые функции, присущие третьему уровню. Frame Relay устанавливает соединение через сеть согласно протоколу X.25 в том случае, когда используются постоянные виртуальные соединения (Permanent Virtual Circuits — PVC).

Совокупность виртуальных каналов (PVC) может быть проложена внутри каждого физического канала. Выбор конкретного логического канала — маршрута (PVC), проложенного через сеть — определяется значением специального поля в формате кадра Frame Relay. Это поле называется DLCI

— Data Link Connection Identifier (идентификатор соединения по звену ПД). Для обращения к ресурсу управления сети в протоколе Frame Relay используются кадры со значением DLCI, равным 0, которые передают служебную информацию.

За исключением функции установления соединения, все остальные процедуры, описываемые протоколом Frame Relay, укладываются в два уровня модели ISO.

Сопоставим структуры кадра протокола LAP-B (с включенным в него пакетом Х.25) и кадра Frame Relay, представленного на рис. 6.1.

По своей структуре кадр Frame Relay аналогичен кадрам LAP-B. Однако в нём отсутствуют поля, характерные для протоколов канального уровня. При сопоставлении протоколов Х.25/LAP-B и Frame Relay видно, что в протоколе Frame Relay число служебных разрядов меньше.

В сетях Х.25 гарантированная передача данных обеспечивается на канальном уровне при помощи механизма скользящего окна и повторной передачи в случае искажения какого-либо кадра.

В сетях с Frame Relay при межузловом обмене информацией ошибочные кадры просто «выбрасываются», и их повторение средствами самого протокола Frame Relay не предусматривается. Гарантированная и упорядоченная передача кадров одного сообщения обеспечивается протоколами высоких уровней, например, TCP/IP.

Рис. 6.1. Формат кадра Frame Relay : C/R − разряд поля команда/ответ; ЕА − разряд расширенного адреса; FECN − разряд извещения о перегрузке вперед; BECN − разряд извещения о перегрузке назад; FCS − контрольная последовательность кадра; DE − разряд расширенного сброса.

Протокол Frame Relay имеет минимальную протокольную избыточность (т.е. доля служебной информации в кадре, по отношению к содержащейся в нём информации пользователя, минимальна). В то же время

Флаг DLCI DLCI Данные или служебная ф

FCS Флаг

8 бит 6 ÷ 8 бит 4 ÷ 8 бит до 16352 бит 8 бит 16 бит Заголовок — 16 бит

Кадр Frame Relay

бит EAбит DEбит BECNбит FECN

бит C/R

бит EA

Frame Relay позволяет производить маршрутизацию в рамках региональной сети на втором уровне без задействования механизмов маршрутизации по Х.25 или IP. Это существенно увеличивает скорость передачи кадров, а, следовательно, и целого сообщения.

Эффективность Frame Relay определяется также специфическими механизмами, управляющими загрузкой сети, которые гарантируют доведение кадров через сеть за определенное время. Эти механизмы как раз и позволяют передавать речь в цифровом виде.

Регулирование загрузкой сети описывается параметрами: − CIR − Commited Information Rate (согласованная информационная скорость);

− CBS − Commited Burst Size (согласованный импульсный объем переданной информации).

Эти параметры назначаются для каждого виртуального канала (PVC). Обычно CIR меньше, чем физическая скорость подключения пользователя к порту сети Frame Relay. При подключении к сети пользователь обычно получает значения CIR и CBS по каждому виртуальному каналу. Пользователь может передавать информацию либо с постоянной скоростью, равной CIR, либо с большей скоростью, но в течение ограниченного времени, значение которого определяется как:

.CIRCBST =

Если пользователь не укладывается в рамки, задаваемые значениями CIR и CBS, то все «избыточные» кадры передаются с разрядами DE=1 (DE − Discard Eligible), т.е. признаком разрешения сброса. Сброс кадров происходит также при перегрузке сети.

Протокол Frame Relay не предусматривает механизма управления потоком кадров (т.е. ограничения потока) в том виде, в котором он реализован в HDLC (управляющие кадры RNR − Receiver Not Ready, RR — Receiver Ready и т.п.). Вместо этого в кадре Frame Relay используются разряды FECN (Forward Explicit Congestion Bit − бит явной сигнализации переполнения, направляемый вперед) и BECN (Backward Explicit Congestion Bit − бит явной сигнализации переполнения, направляемый назад).

FECN информирует принимающую сторону о перегрузке сети. На основании анализа частоты поступления FECN-разрядов приемник дает указание передатчику снизить интенсивность передачи. Торможение потока происходит средствами протоколов более высоких, чем Frame Relay, уровней − Х.25, TCP/IP или других.

BECN посылается на передающую сторону и является рекомендацией немедленно снизить темп передачи. Таким образом, BECN отрабатывается на уровне протокола Frame Relay.

В большинстве типов ООД используется только один из указанных разрядов. В крайнем случае разряды FECN и BECN могут в ООД игнорироваться. В этой ситуации вместо этих разрядов применяется неявный

механизм регулирования потока с помощью средств протоколов более высоких уровней.

Подключение ЛВС к сети Frame Relay производится непосредственно, без каких-либо шлюзов. Сеть с Frame Relay также может выступать в качестве высокоскоростной магистрали для объединения ряда сетей с Frame Relay.

Рис. 6.2. Объединение сетей с помощью сети Frame Relay : Т − терминал; ЦАТС − цифровая АТС; ISDN − цифровая сеть интегрального обслуживания.

Метод Frame Relay является достаточно быстрой сетевой технологией, позволяющей организовывать каналы голос/данные на линиях со скоростью от 19,2 кбит/с до 2 Мбит/с.

Frame Relay имеет весьма высокий потенциал, чтобы занять многие позиции, отводившиеся раньше для ISDN. Прежде всего речь идет о тех задачах, решение которых возможно или экономически целесообразно на скоростях в диапазоне от 128 кбит/с до 2 Мбит/с. Это объединение локальных сетей (ЛС) или офисов, доступ в Internet для корпоративных пользователей, видеоконференции и некоторые другие приложения.

При правильном выборе абонентского оборудования (устройства, устанавливаемого на объекте пользователя) повысить быстродействие канала Frame Relay с 128 кбит/с до 2 Мбит/с совсем несложно, при этом стоимость услуги возрастает в разумных пределах (по крайней мере, так свидетельствует зарубежный опыт; в России абсолютное большинство пользователей пока удовлетворяется полосой в 128 кбит/с). Увеличение же пропускной способности канала ISDN всегда связано с арендой дополнительных абонентских линий и установкой нового оборудования, а это – совершенно другие затраты времени и денег.

Главное преимущество транспортного протокола Frame Relay – его способность справляться с периодическими взрывными увеличениями объема передаваемой информации, являющимися характерной чертой

трафика ЛС. Данный протокол обеспечивает высокую реальную пропускную способность, поскольку рассчитан на высококачественные цифровые каналы и соответственно не предусматривает проверки пакетов на каждом промежуточном узле. Проще говоря, он без задержки «прогоняет» информацию от одного оконечного устройства к другому. Если какой-то пакет все-таки окажется «битым», протокол более высокого уровня обеспечит его повторный прогон, но опять же без остановок на «полустанках».

Кроме того, технология Frame Relay предусматривает возможность транспортировки по сети не только основного трафика, для передачи которого постоянно резервируется определенная полоса пропускания, но и периодически возникающих «всплесков», зашкаливающих за обычный уровень передаваемой информации.

Протокол Frame Relay позволяет в одной физической линии связи организовать множество виртуальных (логических) каналов. Это обеспечивает экономию не только на аренде физических линий, но и на количестве необходимых интерфейсных модулей для абонентского оборудования.

Теоретически протокол Frame Relay обеспечивает передачу разнородного трафика, т.е. не только данных, но и речи, и видео. Но для решения этой задачи оборудование абонента и оператора должно поддерживать целый ряд дополнительных функций, главными из которых являются установка приоритетов для изохронного трафика (SNA, речи, видео) и разбиение (фрагментирование) передаваемых пакетов на более короткие. Последняя функция важна потому, что для увеличения реальной пропускной способности сети данный протокол предусматривает передачу очень длинных пакетов (до 4 кбайт). Такой размер пакетов увеличивает задержки и делает их непредсказуемыми. Поэтому без фрагментации пакетов на короткие ячейки одинаковой длины качественная передача изохронного трафика не представляется возможной.

Построенная сеть с интеграцией услуг на базе технологии Frame Relay может развиваться в двух принципиальных направлениях.

Первое − экстенсивное развитие, т.е. наращивание числа и функциональных возможностей узлов. Оно не требует принципиальной реконструкции сети, поскольку в конструктивах узлов предусмотрено увеличение числа процессорных модулей и портов.

Второе направление − переход на более высокоскоростную технологию ATM (Asynchronous Transfer Mode) − становится возможным с появлением оптоволоконных и других высокоскоростных каналов (более 2 Мбит/с). При этом технология Frame Relay и в будущем сохранит свои преимущества и актуальность, поскольку обеспечит идеальный доступ к высокоскоростной магистральной ATM-сети по низкоскоростным каналам связи.

В заключение надо отметить, что на сегодняшний день протокол Frame Relay является наиболее эффективным для приложений, связанных с

интеграцией неравномерного (пульсирующего) трафика локальных сетей и чувствительной к задержке голосовой информации.

6.2. Технология ATM Новейшая технология высокоскоростных коммуникаций ATM

(Asynchronous Transfer Mode — асинхронный режим переноса) воплощает в жизнь мечту любого связиста и покупателя услуг связи — эта технология предусматривает передачу любых типов информационных потоков (видео, голос, данные) по единому каналу. В этом плане технология ATM выступает альтернативой построения специальной широкополосной ISDN (цифровой сети интегрального обслуживания).

Основным преимуществом ATM перед уже известными сетями с интеграцией услуг является отсутствие ориентированности на какой-либо тип передаваемой информации. В ATM ПЭВМ подключается к системе как к обычной ЛВС, телевизор − как к сети кабельного телевидения, а цифровая АТС − как к каналу E1 или E3. ATM объединяет локальные и глобальные сети, предоставляя доступ к ресурсам одной ЛВС пользователям разных городов. Процедура установления соединения в ATM-сети позволяет заранее определить тип трафика, требуемую полосу пропускания и приоритет на использование канала связи, что гарантирует предоставление заданного качества услуги и минимально возможную загрузку межузловых каналов связи.

Основным отличием ATM от существующих коммуникационных технологий является очень высокая скорость передачи данных − 25, 34, 100, 155, 662 Мбит/с и до 10 Гбит/с (последнее значение − в будущем). Существующая элементная база может обеспечить коммутацию потоков данных на подобных скоростях только при очень простом протоколе взаимодействия устройств внутри ATM-сети. Поэтому стандарт ATM не имеет большинства процедур контроля качества информации.

Несмотря на то, что и Frame Relay, и ATM представляют собой протоколы второго уровня, между ними имеются существенные отличия. Эти различия касаются формата кадров, архитектуры и приложений.

Frame Relay, как следует из названия (frame), использует кадры, в то время как ATM − ячейки (cells). Основное отличие между ними состоит в том, что кадры имеют произвольную (и достаточно большую) длину от 256 до 8000 байт, а ячейки фиксированы по размеру − всего 53 байта. Это обеспечивает высокую скорость передачи данных, т.к. отпадает необходимость в определении и контроле длины передаваемых кадров.

ATM имеют несколько возможных форматов заголовка ячейки. У кадра Frame Relay всегда одна и та же структура адресных и управляющих полей. В то же время ячейка ATM может иметь заголовок одного или двух различных форматов в зависимости от местонахождения ячейки в сети.

Для ячеек, которые передаются между сетью («облаком») и оборудованием внутри здания (ООД), используется формат заголовка UNI − User-to-Network Interface (сетевой интерфейс пользователя). Для трафика внутри сети (облака) или между сетями применяется формат заголовка NNI − Network-to-Network Interface (межсетевой интерфейс).

Рис. 6.3. Форматы ячеек ATM

Заголовки UNI и NNI довольно похожи, за тем исключением, что первое поле заголовка UNI − это 4-разрядное поле управления потоком (GFC), а второе − это 8- разрядное поле идентификатора виртуального пути (VPI). В заголовке NNI поле GFC отсутствует, а поле VPI имеет длину 12 разрядов. 16-разрядное поле идентификатора виртуального канала (VCI) имеет место в обоих заголовках. 3-разрядное поле (PT) определяет тип полезной нагрузки − видео, голос, данные. Поле HEC (8 разрядов) обеспечивает контроль ошибок в заголовке. Разряд CLP (приоритет потери ячейки) выполняет ту же роль, что и разряд DE в кадре Frame Relay. ATM использует комбинацию поля GFC и разряда CLP для управления потоком (ограничения потоков).

ATM использует принцип виртуальных соединений между конечными точками сетей. Различают 2 вида виртуальных соединений:

− PVC − постоянный виртуальный канал; − SVC − коммутируемый виртуальный канал. Технология ATM одинаково применима как к PVC, так и SVC.

Процессы формирования ячеек ATM и их передачи не различаются для обоих видов соединений. ATM использует принцип виртуальных путей (VP) и виртуальных каналов (VC) между конечными точками сети.

Виртуальный путь − это логическая конструкция, которая объединяет виртуальные каналы по определенному признаку. Физический канал несет в себе несколько виртуальных путей, которые в свою очередь содержат несколько виртуальных каналов.

Все ячейки передаются последовательно, а сведения об их принадлежности к тому или иному пути и каналу находятся в заголовке каждой ячейки.

Асинхронный режим передачи (АТМ) разрабатывался изначально как технология для общедоступных сетей связи с интегрированной передачей данных, голоса и видео. Однако благодаря своим возможностям передачи мультимедийного трафика, высокой пропускной способности и качеству услуг он находит все более широкое применение и на магистралях в локальных сетях. Использование небольших ячеек одинаковой длины с коротким заголовком позволяет создать высокоскоростные коммутаторы АТМ.

Для территориальных сетей, которые в случае необходимости могли предоставить свои оптоволоконные каналы для построения сетей АТМ, учитывая, что стоимость высокоскоростных оптоволоконных каналов, проложенных на большие расстояния, часто превышает стоимость остального сетевого оборудования, переход на новую технологию АТМ, связанный с заменой коммутаторов, во многих случаях оказывался экономически оправданным.

Для локальных сетей, в которых замена коммутаторов и сетевых адаптеров равнозначна созданию новой сети, переход на технологию АТМ мог быть вызван только весьма серьезными причинами, т.к. технологии АТМ и ЛВС весьма различны.

АТМ, например, является ориентированным на соединения; необходимо установить логические соединения между коммуникационными терминальными узлами до того, как они смогут обмениваться данными. По сравнению с АТМ, традиционные локальные сети − Ethernet Token Ring? FDDI и даже новейшие Fast Ethernet и 100VG-Anylan − разделяемые средства взаимодействия; они обеспечивают один канал с фиксированной полосой пропускания, который все присоединенные узлы используют совместно.

Традиционные локальные сети были спроектированы так, чтобы любая станция могла легко передавать информацию некоторым или всем станциям в одной и той же сети. Тот же самый тип распространения в сети АТМ установить очень трудно.

Структура разделяемых каналов традиционных локальных сетей делает их более удобными для трафика традиционных данных, характеризующегося кратковременными всплесками. Однако АТМ замечательно работает с новыми приложениями и сервисами, которые предполагают каналы с выделенной полосой пропускания, полнодуплексный обмен между конечными точками, участвующими в коммуникации и увеличивающими время соединения или сеанса, такими как мультимедиа, приложения клиент/сервер и видеоконференции.

Отчетливо ощущалась необходимость способа согласования технологии АТМ с технологиями локальных сетей без привлечения сетевого уровня.

В ответ на такую потребность АТМ Forum разработал спецификацию, называемую LAN emulation, LANE (т.е. эмуляция локальных сетей), которая призвана обеспечить совместимость традиционных протоколов и оборудования локальных сетей с технологией АТМ. Эта спецификация

обеспечивает совместную работу этих технологий на канальном уровне. При таком подходе коммутаторы АТМ работают в качестве высокоскоростных коммутаторов магистрали локальной сети, обеспечивая не только скорость, но и гибкость соединений коммутаторов АТМ между собой, поддерживающих произвольную топологию связей, а не только древовидные структуры.

Спецификация LANE определяет способ преобразования кадров и адресов МАС-уровня традиционных технологий локальных сетей в ячейки и коммутируемые виртуальные соединения технологии АТМ, а также способ обратного преобразования. Всю работу по преобразованию протоколов выполняют специальные компоненты, встраиваемые в обычные коммутаторы локальных сетей, поэтому ни коммутаторы АТМ, ни рабочие станции локальных сетей не замечают того, что они работают с чуждыми им технологиями. Такая прозрачность была одной из главных целей разработчиков спецификации LANE.

Так как эта спецификация определяет только канальный уровень взаимодействия, то с помощью коммутаторов АТМ и компонентов эмуляции LAN можно образовать только виртуальные сети, называемые здесь эмулируемыми сетями, а для их соединения можно использовать обычные маршрутизаторы.

Первые практические реализации взаимодействия между Frame Relay и ATM показали, что в ближайшем будущем технология Frame Relay будет использоваться как служба доступа в противовес ее теперешнему применению в качестве протокола канального уровня в сети передачи данных. Магистральные же каналы с Frame Relay будут заменены на каналы ATM.

Контрольные вопросы по разделу

1. Особенности сетевой технологии Frame Relay. 2. Основные отличия кадров HDLC и Frame Relay. 3. Формат кадра Frame Relay. 4. Объединение сетей с помощью сетевой технологии Frame Relay. 5. Особенности сетевой технологии ATM. 6. Формат ячейки ATM. 7. Диапазон скоростей АТМ и Frame Relay 8. Спецификация объединения технологий АТМ и LAN.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В существующей сети Internet немало недостатков. Наиболее серьезные

трудности связаны с проблемой маршрутизации, не существует механизма выравнивания загрузки каналов в рамках внешних протоколов, механизмы управления не всегда удобны, диагностика несовершенна. Система адресации сети Internet архаична и уже планируется её замена (расширение разрядности адресов), многие сервисные услуги неудобны, например, при FTP затруднена оценка продолжительности выполнения некоторых команд, не производится предупреждение об отключении связи при пассивности пользователя, поисковые системы не всегда позволяют найти то, что нужно и т.д. и т.п.

Но именно это должно привлечь молодых российских специалистов, т.к. огромную работу здесь предстоит выполнить программистам. Это создание новых протоколов передачи данных, удобных пользовательских интерфейсов, более совершенных распределенных баз данных и поисковых систем, разработка эффективных алгоритмов сжатия данных и обеспечение надежной компьютерной безопасности.

Предпосылками для этого должны стать снижение цен на кабели связи, компьютеры и терминальное оборудование, разработка дешевых интегральных схем и т.д.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Протоколы информационно-вычислительных сетей: Справочник/. Аничкин С.А., Белов С.А., Бернштейн А.В. и др.; Под ред. Мизина И.А., Кулешова А.П. - М.: Радио и связь, 1990.

2. Гиббонс Д., Фокс Д., Вестенбрук А. и др. Работа в E-mail/ Пер. с англ. - М.: БИНОМ, 1996.

3. Нанс Б. Компьютерные сети/ Пер. с англ. - М.: БИНОМ, 1996. 4. Нольден М. Ваш первый выход в Internet/ Пер. с нем. - Спб: ИКС, 1996. 5. Браун С. «Мозаика» и «Всемирная паутина» для доступа к Internet/

Пер. с англ. - М.: Малип, 1996. 6. Храмцов П. Лабиринт Internet. - М.: ЭЛЕКТРОНИНФОРМ, 1996. 7. Шварц М. Сети связи: протоколы, моделирование и анализ. Ч.I/ Пер. с

англ. - М.: Наука, 1992. 8. Крейг Х. Персональные компьютеры в сетях TCP/IP./ Пер. с англ. -

Киев: Издательская группа BHV, 1997. 9. Паркер Т. TCP/IP. Освой самостоятельно. - М.: БИНОМ, 1997. 10. Семенов Ю.А. Протоколы и ресурсы Internet. - М.: Радио и связь, 1996. 11. Кульгин М.В. Коммутация и маршрутизация IP/IPX трафика. -

М.:Компьютер Пресс, 1998.

Камышников Владимир Викторович

ОСНОВЫ СЕТЕВОЙ АРХИТЕКТУРЫ INTERNET

Учебное пособие

Редактор Т.И. Кузнецова Компьютерная верстка,макет Е.В. Фомина

ЛР № 020316 от 04.12.96. Подписано в печать Формат 60х84/16. Бумага офсетная. Печать офсетная. Усл. Печ. Л.; уч.- изд.л Тираж 300 экз. Заказ Издательство «Самарский университет»,443011, г.Самара, ул.Акад.Павлова, 1. УОП СамГУ, ПЛД №67-43 от 19.02.98.