TCP/IP Архитектура, протоколы, реализация (включая IP версии 6 и IP Security)
Шрифт:
6.12.1 Адаптивная маршрутизация
Маршрутизация датаграмм адаптивна по своей природе. Лучший вариант для следующего попадания в любом из устройств выполняется при поиске в таблице маршрутизации текущего сетевого узла. Записи таблицы маршрутизации могут изменяться с течением времени, отражая текущее состояние сети.
Если одна из связей (см. рис. 6.9) будет разорвана, датаграмма может переключиться на другой маршрут (если он будет доступен).
Рис. 6.9. Адаптивная маршрутизация
Изменение в топологии сети приводит к
С другой стороны, заголовок IP может содержать точный маршрут для перемещения к точке назначения. Это позволяет маршрутизировать важный трафик по засекреченному сетевому пути.
6.12.2 MTU, фрагментация и сборка
Перед тем как датаграмма отправится по сети к участку следующего попадания, она инкапсулируется внутри заголовка (заголовков) второго уровня, требующегося для данной сетевой технологии (см. рис. 6.10). Например, для прохождения сети 802.3 или 802.5 добавляются: заголовок LLC, подзаголовок SNAP, MAC-заголовок и завершающая часть MAC.
Рис. 6.10. Формат пересылки кадра локальной сети
Как было показано в главе 4, каждая технология локальной или глобальной сети имеет собственные ограничения на длину кадров. Датаграмма должна размещаться внутри кадра, и, следовательно, его максимальная длина будет ограничивать размер датаграммы, пересылаемой по носителю.
Максимальная длина датаграммы для конкретного носителя вычисляется как разность максимального размера кадра, длины заголовка кадра, длины завершающей части кадра и размера заголовка уровня связи данных:
Максимальный размер кадра – длина заголовка кадра – длина завершающей части кадра – размер заголовка уровня связи данных
Максимально возможная длина датаграммы в заданном носителе называется максимальным элементом пересылки (Maximum Transmission Unit — MTU). Например, для DIX Ethernet значение MTU равно 1500 октетам, для 802.3 — 1492 октетам, для FDDI — 4352, для SMDS — 9180 октетам.
В больших сетях интернета хост источника может не знать размеров всех ограничений по пути пересылки датаграммы. Что же произойдет, если хост отправит слишком большую для одной из промежуточных сетей датаграмму?
Когда такая датаграмма достигнет маршрутизатора, подключенного к промежуточной сети, IP решит проблему с размером датаграммы, разделив ее на несколько небольших фрагментов. Хост назначения далее должен будет провести сборку всех полученных кадров и восстановить исходную датаграмму.
Фрагментация наиболее часто выполняется в маршрутизаторах, однако приложения UDP могут разделить длинное сообщение на фрагменты датаграмм сразу в хосте источника.
6.13 Механизмы протокола IP
Рассмотрим более детально характеристики протокола IP версии 4, в том числе элементы формата этого протокола — формат заголовка IP и правила управления датаграммой, пересылаемой по сети. Протокол IP версии 6 рассмотрен в главе 22 (IP версии 5 не существует).
6.13.1 Заголовок датаграммы
Заголовок датаграммы организован как 5 или более 32-разрядных слов. Максимальная длина заголовка — 15 слов (т.е. 60 октетов), но на практике большинство заголовков датаграмм имеют минимально возможную длину в 5 слов (20 октетов).
Поля заголовка показаны на рис. 6.11. Они структурированы как последовательность слов. Отметим, что биты слов пронумерованы от 0 до 31.
Рис. 6.11. Формат датаграммы протокола IP
6.13.2 Поля назначения,
поле источника и поле протоколаНаиболее важными полями заголовка являются: Destination IP Address (IP-адрес назначения), Source IP Address (IP-адрес источника) и Protocol (протокол).
IP-адрес назначения позволяет маршрутизировать датаграмму. Как только она достигает точки назначения, поле протокола позволяет доставить ее в требуемую службу, подобную TCP или UDP, Кроме TCP и UDP, существует еще несколько протоколов, способных посылать и получать датаграммы. Организация IANA отвечает за координацию присваивания значений параметрам TCP/IP, включая значения в поле протокола. Некоторые значения из этого поля имеют лицензионный, специфичный для конкретного производителя смысл.
В таблице 6.1 показаны наиболее распространенные значения из поля протокола.
Таблица 6.1 Общепринятые номера из поля протокола заголовка IP
| Номер | Название | Протокол | Описание |
|---|---|---|---|
| 1 | ICMP | Internet Control Message Protocol | Переносит сообщения об ошибках и поддерживает отдельные сетевые утилиты |
| 2 | IGMP | Internet Group Management Protocol | Обеспечивает группы для многоадресных рассылок |
| 6 | TCP | Transmission Control Protocol | Обслуживает сеансы |
| 8 | EGP | Exterior Gateway Protocol | Устаревший протокол для маршрутизации во внешней сети |
| 17 | UDP | User Datagram Protocol | Обслуживает доставку независимых блоков данных |
| 88 | IGRP | Interior Gateway Routing Protocol | Обеспечивает взаимный обмен информацией о маршрутизации между маршрутизаторами компании Cisco |
6.13.3 Версия, длина заголовка и длина датаграммы
В настоящее время используется четвертая версия IP (версия "Следующее поколение" имеет номер 6).
Длина заголовка измеряется в 32-разрядных словах. Если не нужны дополнительные варианты, можно ограничиться длиной заголовка в 5 слов (т.е. 20 октетов). Если задействованы один или больше дополнительных вариантов, может потребоваться заполнить конец заголовка незначащими нулями до границы 32-разрядного слова.
Поле длины датаграммы определяет размер датаграммы в октетах. В это значение включается как заголовок, так и часть данных датаграммы. В таком 16-разрядном поле можно указывать значения до 216– 1 октет = 65 535 октетов.
Сетевые технологии — не единственная причина ограничений на размер датаграмм. Различные типы компьютеров, поддерживающих IP, имеют разные ограничения, связанные с размером буферов памяти, используемых для сетевого трафика (стандарт IP требует, чтобы все хосты были способны принимать датаграммы не менее чем из 576 октетов).
6.13.4 Приоритет и тип обслуживания
Первоначальным спонсором набора протоколов TCP/IP было Министерство обороны США, для которого было важно задание приоритетов датаграмм. Приоритеты мало используются вне военных и правительственных организаций. Для приоритета предназначены 3 бита, обеспечивающие 8 различных уровней.