Автор работы: Пользователь скрыл имя, 26 Мая 2015 в 18:10, лекция
Преимущества сетей TCP/IP:
Низкий трафик сети, из-за минимизации пересылки дополнительной служебной информации.
Любое оборудование позволяет фильтровать трафик TCP/IP, что сильно облегчает сегментацию сети и делает ее легко структурируемой.
Сеть TCP/IP позволяет работать в режиме удаленного терминала и организовывать распределенную файловую систему. Для сети TCP/IP нет разницы между машинами, которые стоят в соседней комнате, или установлены на разных континентах.
Стек протоколов TCP/IP является стандартом в сети Internet.
Стек протоколов TCP/IP позволяет организовывать корпоративную сеть по принципу intranet.
Сеть TCP/IP обеспечивает сетевую печать и т.п.
Преимущества сетей TCP/IP:
Рассмотрим следующие шаги, которые выполняются при организации сети TCP/IP.
1-й шаг – получение сетки.
При организации сети TCP/IP необходимо определить блок адресов Internet (или IP-адресов) для всех компьютеров, которые будут эксплуатироваться в сети. Данная процедура называется "получение сетки". Блок адресов, обычно, выделяется провайдером, через которого локальная сеть подключается к Internet.
При организации локальной сети, которая не будет подключена к Internet, можно ее номер просто придумать, но если позже возникнет необходимость подключения к Internet, получить IP-адреса все равно придется.
Получение IP-адреса для каждого компьютера может осуществляться:
Достоинство автоматического назначения IP-адреса – простота настройки сети. Недостаток - затруднен аудит работы каждого компьютера в сети. При автоматическом назначении адресов компьютер может в разное время получать разные адреса, что не позволяет по адресу проидентифицировать машину.
Другой причиной, заставляющей жестко назначать адреса компьютерам сети, является необходимость организации информационных сервисов на серверах сети. TCP/IP не имеет механизма оповещения рабочих мест о месте нахождения сервиса. Каждый сервер знает о наличии того или иного сервиса либо из файла своей настройки (например, указываются шлюз в другие сети или сервер доменных имен), либо из файлов настроек прикладного программного обеспечения. Например, Web-сервер не посылает никакого широковещательного сообщения о том, что он установлен на данном компьютере в данной сети.
2-й шаг – определение шлюза или маршрутизатора.
Подключение локальной сети TCP/IP к Internet осуществляется через провайдера. При этом администратор локальной сети должен определить, какая машина будет выполнять функции шлюза. Однако вместо шлюза может использоваться и маршрутизатор. Маршрутизаторы - это спец. компьютеры, которые распознают массу различных протоколов и способны правильно направлять пакеты информации из одной сети в другую.
Маршрутизатор устанавливается в том случае если подключаемая сеть большая и требуется мощное устройство для обслуживания ее внешнего трафика. Если сеть небольшая, то можно обойтись персональным компьютером, на который следует установить соответствующее программное обеспечение (т.е. организовать шлюз).
Основа маршрутизации - это таблица маршрутов на каждом из компьютеров в сети и правила изменения этой таблицы в случае изменения состояния самой сети.
Маршрутизация - это средство не только прокладки маршрутов, но и средство блокирования маршрутов пересылки пакетов по сети. Если таблицы настроены неправильно, то в лучшем случае пакеты будут доставляться медленно, а в худшем случае они будут доставляться не туда куда следует, что может привести к нарушению безопасности сети передачи данных.
Если администратор хочет, чтобы его система была видна из Internet, т.е. чтобы информационными ресурсами данной сети можно было пользоваться как внутри сети, так и за ее пределами, он должен данную сеть прописать в таблицах маршрутов провайдеров, к которым данная сеть подключена.
3-й шаг – определение доменных имен.
Большинство информационных ресурсов в сети Интернет пользователям известны по их доменным именам. Поэтому в любом адресе центральное место занимает доменное имя компьютера, на котором ресурс расположен.
Если создается небольшая сеть TCP/IP, то служба доменных имен Internet в данном случае не нужна. Можно обойтись простым соответствием между доменным именем и адресом Internet. Однако для организации больших сетей доменные имена становятся необходимыми и проблема управления этими адресами ложится на плечи администратора сети.
Сильное влияние на скорость работы сервиса доменных имен оказывает правильное планирование доменов и разбиение этих доменов на поддомены. Для того чтобы о домене знали в сети Интернет, необходимо домен зарегистрировать. Для этого направляются специальные заявки в организацию, управляющую доменом, в который входит ваш домен.
4-й шаг – организация работа электронной почты
В Internet используется стандарт протокола обмена электронной почтой - SMTP (Simple Mail Transfer Protocol). А в качестве транспорта используются протоколы SLIP (Serial Line Internet Protocol) и PPP (Point-to-Point Protocol). Таким образом, для организации работы электронной почты как внутри сети так и за ее пределами необходимо настроить данные протоколы и соответствующее программное обеспечение.
5-й шаг – организация безопасности сети TCP/IP.
Сети TCP/IP имеют главный недостаток - отсутствие встроенных способов защиты информации от несанкционированного доступа. Поэтому одним из основных принципов администрирования TCP/IP сетей является выработка общей политики безопасности.
Одним из наиболее распространенным средством защиты являются системы FireWall (межсетевые фильтры или, в просторечье, "стены"). Используя эти программы можно определить номер протокола и номер порта, по которым можно принимать пакеты с определенных адресов и отправлять пакеты на также определенные адреса. "Стена" пропускает нужные пакеты, а пакеты злоумышленника отфильтровываются системой.
Другое средство защиты - это шифрация трафика. Для этой цели также используется масса программного обеспечения, разработанного для организации защищенного обмена через общественные сети.
В общем случае настройка сети TCP/IP на рабочей станции заключается в следующем:
Под термином "TCP/IP" обычно понимают все, что связано с протоколами TCP и IP. Это не только собственно сами проколы с указанными именами, но и протоколы построенные на использовании TCP и IP, и прикладные программы.
Главной задачей стека TCP/IP является объединение в сеть пакетных подсетей через шлюзы. Каждая сеть работает по своим собственным законам, однако предполагается, что шлюз может принять пакет из другой сети и доставить его по указанному адресу. Реально, пакет из одной сети передается в другую подсеть через последовательность шлюзов, которые обеспечивают сквозную маршрутизацию пакетов по всей сети. При этом соединяться могут как локальные сети, так и глобальные сети.
Стек протокола TCP/IP представлен в виде схемы на рисунке.
Рисунок. - Структура стека протоколов TCP/IP
В этой схеме на уровне доступа к сети располагаются все протоколы доступа к физическим устройствам (например, SLIP, PPP). Выше располагаются протоколы межсетевого обмена (IP, ARP, ICMP). Еще выше основные транспортные протоколы (TCP и UDP), которые кроме сбора пакетов в сообщения еще и определяют какому приложению необходимо данные отправить или от какого приложения необходимо данные принять. Над транспортным уровнем располагаются протоколы прикладного уровня, которые используются приложениями для обмена данными (например, FTP).
Определим некоторые термины.
Драйвер - программа, непосредственно взаимодействующая с сетевым адаптером.
Модуль - это программа, взаимодействующая с драйвером, с сетевыми прикладными программами или с другими модулями.
Схема приведена для случая подключения узла сети через локальную сеть Ethernet, поэтому названия блоков данных будут отражать эту специфику.
Сетевой интерфейс - физическое устройство, подключающее компьютер к сети. В нашем случае - карта Ethernet.
Кадр - это блок данных, который принимает/отправляет сетевой интерфейс.
IP-пакет - это блок данных, которым обменивается модуль IP с сетевым интерфейсом.
UDP-датаграмма - блок данных, которым обменивается модуль IP с модулем UDP.
TCP-сегмент - блок данных, которым обменивается модуль IP с модулем TCP.
Прикладное сообщение - блок данных, которым обмениваются программы сетевых приложений с протоколами транспортного уровня.
Инкапсуляция - способ упаковки данных в формате одного протокола в формат другого протокола. Например, упаковка IP-пакета в кадр Ethernet или TCP-сегмента в IP-пакет. Согласно словарю иностранных слов термин "инкапсуляция" означает "образование капсулы вокруг чужих для организма веществ (инородных тел, паразитов и т.д.)". В рамках межсетевого обмена понятие инкапсуляции имеет несколько более расширенный смысл. Если в случае инкапсуляции IP в Ethernet речь идет действительно о помещении пакета IP в качестве данных Ethernet-фрейма, или, в случае инкапсуляции TCP в IP, помещение TCP-сегмента в качестве данных в IP-пакет, то при передаче данных по коммутируемым каналам происходит дальнейшая "нарезка" пакетов теперь уже на пакеты SLIP или фреймы PPP.
Рисунок. - Инкапсуляция протоколов верхнего уровня в протоколы TCP/IP
Вся эта схема называется стеком протоколов TCP/IP или просто стеком TCP/IP. Чтобы не возвращаться к названиям протоколов расшифруем аббревиатуры TCP, UDP, ARP, SLIP, PPP, FTP, TELNET, RPC, TFTP, DNS, RIP, NFS:
TCP - Transmission Control Protocol - базовый транспортный протокол, давший название всему семейству протоколов TCP/IP.
UDP - User Datagram Protocol - второй транспортный протокол семейства TCP/IP. Различия между TCP и UDP будут обсуждены позже.
ARP - Address Resolution Protocol - протокол используется для определения соответствия IP-адресов и Ethernet-адресов.
SLIP - Serial Line Internet Protocol (Протокол передачи данных по телефонным линиям).
PPP - Point to Point Protocol (Протокол обмена данными "точка-точка").
FTP - File Transfer Protocol (Протокол обмена файлами).
TELNET - протокол эмуляции виртуального терминала.
RPC - Remote Process Control (Протокол управления удаленными процессами).
TFTP - Trivial File Transfer Protocol (Тривиальный протокол передачи файлов).
DNS - Domain Name System (Система доменных имен).
RIP - Routing Information Protocol (Протокол маршрутизации).
NFS - Network File System (Распределенная файловая система и система сетевой печати).
При работе с такими программами прикладного уровня, как FTP или telnet, образуется стек протоколов с использованием модуля TCP, представленный на рисунке 2.5.
Рис. 2.5. Стек протоколов при использовании модуля TCP
При работе с прикладными программами, использующими транспортный протокол UDP, например, программные средства Network File System (NFS), используется другой стек, где вместо модуля TCP будет использоваться модуль UDP (рисунок 2.6).
Рис. 2.6. Стек протоколов при работе через транспортный протокол UDP
Получатель UDP-датаграммы или TCP-сообщения определяется на основании значения поля "порт" в заголовке датаграммы или сообщения.
Все указанные выше значения прописываются в заголовке сообщения модулями на отправляющем компьютере. Так как схема протоколов - это дерево, то к его корню ведет только один путь, при прохождении которого каждый модуль добавляет свои данные в заголовок блока. Машина, принявшая пакет, осуществляет демультиплексирование в соответствии с этими отметками.
Протокол SLIP (Serial Line Internet Protocol) обеспечивает подключение через последовательный порт персонального компьютера к IP-сети (например, через модем). Обычно, этот протокол применяют как на выделенных, так и на коммутируемых линиях связи.
В отличии от Ethernet, SLIP не "заворачивает" IP-пакет в свою обертку, а "нарезает" его на "кусочки". SLIP не позволяет выполнять какие-либо действия, связанные с адресами, т.к. в структуре пакета не предусмотрено поле адреса и его специальная обработка. Компьютеры, взаимодействующие по SLIP, обязаны знать свои IP-адреса заранее. SLIP не позволяет различать пакеты по типу протокола.