Структура заголовка сегмента протокола TCP

Номера портов указывают на приложение, с которым устанавливается связь.

Позиция сегмента – в этом поле содерж порядков номер 1-го байта данных в исходн сообщен.

Первый ожидаемый байт – данное поле содержит порядковый номер того байта, который ожидает принимающая сторона.

Смещение данных – эт 4х разрядное поле задает длину заголовка, измер в 32х-разрядных словах.

Резерв – как правило не используется и в него устанав 0. Используется только самим протоколом.

Поле флагов (6 шт): они являются активными, когда в них установлена 1.

URG – указатель важности данных, ASK – сегмент является положительной квитанцией, PCH – это указатель срочности передаваемых данных, RST – сегмент служит запросом на установление соединения, SYN = 1 – сегмент служит для синхронизации счетчиков передаваемых данных, FIN – данный сегмент является последним в передаваемом сообщении.

Размер окна – указывает количество байтов, которые готова принять принимающая сторона.

Контрольная сумма – определяется контрольная сумма для всего сегмента (включая данные и псевдезаголовок, IP адреса отправителя и получателя, 96 разрядов)

Указатель срочности (важности) данных – содержимое этого поля обраб на прикладном уровне.

Опции и заполнитель. Опции используются для согласования параметров устанавливаемого соединения: размер окна, размер сегмента. Опции не ограничены в длине.

Заполнитель – он дополняет опции до 32х-разрядного слова специальным набором символов.

Технология X.25.

Сети х.25 – это самые распространенные сети с коммутацией пакетов. Изначально был разработан стек протоколов Х.25, от которого и появилось название сетей. Протокол был разработан в 1974 году международным консультативным комитетом по телефонии и телеграфии (МККТТ).

Широкое распространение сети Х.25 получили по двум основным причинам:

1. Долгое время сети Х.25 были единственными сетями с коммутацией пакетов коммерчес типа.

2. Сеть Х.25 хорошо работает на низкоскоростных и незащищенных линиях связи, которые на сегодняшний день остаются основными линиями передачи данных.

Структура сетей Х.25

ЦКП – центр коммутации пакетов, М*2 – модем

М-М – аналоговый канал связи, остальные –

К – компьютер, Host-ЭВМ – сервер, М * 1 – маршрутизатор

СРП – сборщик разборщик пакетов, поддерживает 8, 16, 24 асинхронных терминала… есть возможность разогнать до 32, 64 и даже 128 окончаний.

Терминал как правило выходит -> на обычную телефонную сеть и далее -> к СРП через специальный интерфейс RS-232C

Этот интерфейс и все его функции полностью расписаны в протоколе Х3, регламентирован (разрешен), который используется на сетевом уровне в базовой технологии сетей Х.25

Основные функции, регламентированные протоколом Х.3

· Установление и разъединение соединения сетей Х.25 с нужными ресурсами.

· Сборка байтов или символов, поступающих от низкоскоростных терминалов в пакеты необходимой длины и передача их в сеть.

· Прием пакетов из сети, разборка пакетов, передача данных терминалу.

Неинтеллектуальные терминалы не имеют сетевой адрес, адреса присваиваются только СРП

Стандарт Х.25 регламентирует (определяет) процедуры и правила обмена данными между абонентами (узлами сети) и центрами коммутации пакетов или регламентирует интерфейс между оконечным оборудованием данных и аппаратурой передачи данных – DTE, ООД – оконечное оборудование данные; DCE – АПД – Аппаратура передачи данных

Сети х.25 не имеют к СПД никакого отношения и в этих сетях любое соединение прописано следующим образом: ООД-> (через Х.25, через интерфейс RS-232C) ->АПД -> (через СПД) -> АПД -> (через другой интерфейс чети х.25) -> к ООД

Стек протоколов сети Х.25

Стандарт Х.25 описывает только 3 уровня протокола, т.е. стек протоколов Х.25 состоит из 3х уровней по аналогии с OSI мы имеем ФУ, КУ, СУ.

Транспортный и более высокие уровни реализованы в узлах, но стандартом они не регламентируются. Для локальной сети достаточно 2 уровня, т.к. нет маршрутизации. В Глобальной сети задействованы все 3 уровня.

 

Правила взаимодействия двух смежный уровней на физическом уровне в протоколе Х.25 не регламентируется

А интерфейс между физич и канальным уровнем регламентируется и называется x.21 или x.21 bis

В основе лежит протокол LAP-B, balanced Link access protocol

На канальном уровнях используется протокол доступа к среде LAP или LAP-B, сбалансированный асинхронный дуплексный режим. Полностью соответствует протоколу HDLC.

LAP-B обеспечивает надежную передачу данных между двумя уровнями.

Протокол уровня пакетов называется X.25/3

Основные функции протокола Х.25/3:

1. Установление виртуального соединения между двумя сторонами

2. Управление потоком пакетов, поступающих в СПД (главная функция)

3. Разъединение виртуального соединения

На протокол Х.25/3 не возложены функции маршрутизации, так как он соединяет две точки. Функция маршрутизации реализовывается дополнительным программным модулем.

Сети Х25 – сети с коммутацией пакетов. Есть всего 2 способа коммутации пакетов:

1. Дейтаграмный способ – не гарантирует порядок выполнения доставки, поэтому не используется в сетях Х.25

2. Способ виртуальных каналов – соблюдается порядок выполнения доставки, поэтому этот способ используется в сетях Х.25

Другие способы не используются. Виртуальные каналы бывают: Постоянные и Коммутируемые

Технология ISDN.

Integrated Services Digital Network

Данные сети передают данные различной причины, появление их связано с появлением в начале 70-х цифровых каналов связи и телефонных коммутаторов Т1.

Не получили распространения из-за:

1) необходимость крупных капиталовлож для переоборудов аналоговых КС в цифровые.

2) Высокая сложность интерфейса: абонент – сеть

3) Политическая причина: монополию на данную технологию обладает США.

4) Отсутствие законченных стандартов

Сеть ISDN предоставляет пользователям следующие транспортные услуги:

1) выделенные цифровые каналы связи

2) телефонные сети с коммутацией каналов

3) сеть передачи данных с коммутацией каналов

4) сеть передачи данных с коммутацией пакетов

5) сеть передачи данных с трансляцией данных без преобразования и подтверждения.

 

Базовая скорость ISDN – 64 кбит/с.

Каждому пользователю для доступа к услугам сети ISDN предоставляет стандартный пользовательский интерфейс, образующийся между двумя типами оборудования:

1) TE – терминальное оборудование

2) NT – сетевое окончание (network termination)

NT – завершает канал связи, идущий от коммутатора к сети ISDN.

К одному сетевому окончанию подключается до восьми TE.

Пользовательский интерфейс строиться на каналах 3-х типов:

1) B – 64 кбит/с

2) D – 16 или 64 кбит/с

3) H (H0 – 6*64 = 384 кбит/с, H1.1 – 24*64 = 1536 кбит/с (USA, JAPAN), H1.2 – 30*64 = 1920 (Europe))

1) B канал

Используется, если передача данных

а) оцифрованный голос – используется техника коммутации каналов

б) компьютерная информация и коммутация пакетов

в) передача голоса

г) передача данных

Или канал между данными и голосом делиться пополам

D канал

Реализует 2 функции:

а) передача адреса: на основе этой функции производиться коммутация каналов типа B. В результате между источником и приемником формируется канал связи.

б) Передача данных с техникой коммутацией пакетов.

 

H канал

Предоставляет пользователям более высокие скорости передачи данных. Пользовательский интерфейс делиться на 2 основных типа:

а) начальный интерфейс PRI (primary) б) основной BRI (basic)

Начальный пользовательский интерфейс

Предоставляет пользователям 2 канала типа B с 64 кбит/с и 1 канал D 16 кбит/с.

B – для пользовательской информации, D – для управляющей

При этом данные каналы являются логическими, которые реализуют 1 физический, используя технику мультиплексирования по времени.

Более дешевая реализация B+D. Еще более дешевая – D

В любой схеме начальный пользовательский интерфейс работает в дуплексном режиме.

Максимальная длина кабеля – 1 км. Регламентирована стандартом I.430

Основной пользовательский интерфейс. Обеспечивает более высокие скорости передачи данных передачи данных {30B+D} – Европа, {23B+D} – США

В обеих схемах канал D обеспечивает скорость до 64 кбит/с.

Вначале 70-х появился коммутатор T1, мультиплексировал в себе 24 канала по 64 = 1536 кбит/с.

Затем Т2=4Т1, Т3=7Т2, Т4=6Т3.

Основной пользовательский интерфейс может быть построен на каналах типа Н, путем логического объединения каналов типа B, регламентирован стандартом I.431. Функционирует в дуплексном режиме.

Технология Frame Relay.

В 1988 применялась как безымянная служба в рамках ASDN для реализации пакетного режима. В 92-93 была выделена как отдельная служба. FR специализируется для передачи пульсирующего трафика ЛВС. Но это преимущество хорошо заметно, если каналы связи имеют высокое качество (оптоволокно). Это преимущество обеспечивается за счет низкой протокольной избыточности и в дейтограмном режиме работы, что обеспечивает высокую пропускную способность и небольшие задержки передачи кадров. Надежную передачу кадров FR не обеспечивает. Основная ниша использования FR – общественные сети, используемые для соединения ЛВС. Скорость 2 Мбит/с. Протокольная избыточность – соотношение полезной и служебной информации.

Стек протокола FR

Структура похожа на ISDN

Стек протоколов для канала типа D.

Данный стек полностью соответствует подобному стеку ISDN, за исключением возможности использования протокола Q.933 вместо Q.931, Q.933 – более упрощенная модификация. Главная функция стека – установление виртуального соединения.

Стек протоколов для каналов типа D, B, H.

Данный стек вступает в работу после установления виртуального канала (либо скоммутированного либо постоянно проложенного).

Основа данного стека – протокол LAP-F. LAP-F работает на любых каналах ASDN, в том числе и на каналах типа T1/E1. LAP-F передает кадры в сеть в любой момент времени, считая, что виртуальный канал уже существует. LAP-F условно можно разделить на 2 части:

1) LAP-F core, который является упрощенной версией протокола LAP-D и представляет собой основу технологии FR.

2) LAP-F control, является необязательной надстройкой над LAP-F core и выполняющий функции контроля доставки кадров и управления потоком.

 

Формат кадра протокола LAP-F

За основу взят формат кадра HDLC, но изменен формат поля адреса и отсутствует поле управления.

- флаг (Flag) - указывает на начало фрейма;

- адрес (Address) - может иметь длину от 2 до 4 байтов;

- данные (Data) - содержит пользовательские данные, передаваемые по сети frame relay;

- контрольная последовательность кадра - для базового механизма обнаружения ошибок;

- флаг (Flag) - указывает на конец фрейма.

Флаг

Адрес

Данные

Контрольная последовательность кадра

Флаг

Флаг – для организации начала и конца кадра. Имеет размерность 8 бит. В HDLC – 01111110. Между двумя кадрами эта комбинация не должна повторяться. Если повторяется, то изменяется методом вставки бит. Каждая сторона после пяти единиц вставляет 0.

Особенности FR:

1) Гарантированная поддержка основных показателей качества транспортного обслуживания локальных сетей.

2) т.к. FR – заканчивается на канальном уровне она позволяет без особых проблем взаимодействовать с канальным уровнем любых сетей по средствам единого сетевого протокола, например IP.

3) Отказ от коррекции обнаруженных искажений. Подразумевается, что эта работа протоколов более высокого уровня. Это требует некой интеллектуальности конечного оборудования.

 

 

Технология Ethernet.

Стандарт Ethernet использует преимущества шинной и звездообразной топологий. На момент написания книги скорости передачи по сетям Ethernet составляли: 10 Мбит/с, 100 Мбит/с, 1 Гбит/с и 10 Гбит/с. В стандарте Ethernet используется метод управления доступом под названием Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection, CSMA CD (Множественный доступ контролем несущей и обнаружением конфликтов). CSMA CD – это алгоритм передачи и декодирования форматированных фреймов данных. С помощью данного алгоритма посылающий узел сети Ethernet инкапсулируя фрейм и готовит его для передачи. Все узлы, стремящиеся отправить фрейм в кабель, соревнуются между собой.

Ни один узел не имеет преимуществ перед другими узлами. Узлы прослушивают наличие пакетов в кабеле. Если обнаруживается передаваемый пакет, то узлы, не стоящие в очередь на передачу, переходят в режим "ожидания". Протокол Ethernet в каждый момент времени позволяет только одному узлу работать на передачу. Для передачи генерируется сигнал несущей частот Контроль несущей – это процесс проверки коммуникационного кабеля на наличие определенного напряжения, указывающего на наличие сигнал передающего данные. Если в течение заданного интервала времени в среде передачи отсутствует информационный сигнал, любой узел может начать передачу данных. Иногда несколько узлов начинают передачу одновременно, что приводит к конфликту. Передающий узел обнаруживает конфликт, проверяя уровень сигнала.

В случае конфликта сигнал по крайней мере в два раза превышает нормальный. Для разрешения конфликтов пакетов передающий узел использует программный алгоритм обнаружения конфликтов. Этот алгоритм разрешает станциям, отправляющим пакеты, продолжать передачу в течение установленного промежутка времени. При этом передается сигнал помехи, состоящий из двоичных единиц, и по этому сигналу все слушающие сеть узлы определяют наличие конфликта. Затем на каждом узле программно генерируется случайное число, которое используется как время ожидания для начала следующей передачи. Такой подход является гарантией того, что два узла не начнут одновременно повторную передачу данных.

При передаче фреймов заданному узлу используются физические адреса. Каждая станция и сервер имеет уникальный адрес Уровня 2, связанный с сетевым адаптером (network interface card, NIC). Этот адаптер соединяет станцию или сервер с сетевым коммуникационным кабелем. Адрес "зашивается" в микросхему ПЗУ, расположенную на адаптере. Компьютерная логика, выполняющая описанные выше функции, реализована в виде программ и соответствующих файлов, называемых сетевыми драйверами. Каждый сетевой адаптер требует наличия специальных сетевых драйверов, соответствующих методу доступа к сети, формату инкапсулируемых данных и способу адресации. Драйвер устанавливается на компьютере. Данные, передаваемые в стандарте Ethernet, помещаются во фреймы (рис. 2.11). Каждый фрейм состоит из строго определенных фрагментов (полей). Первый фрагмент – заголовок (preamble), имеет длину 56 бит. Заголовок синхронизирует передачу фрейма и состоит из перемещающейся последовательностинулей и единиц.

Следующее поле – 8-битный разграничитель фреймов (называемый SFD или SOF). Признак начала фрейма имеет значение 10101011 и указывает на то, что далее во фрейме следует адресная информация. За этим признаком помещаются два адресных поля, содержащих адреса назначения и источника. Согласно рекомендациям IEEE 802.3, адресные поля могут иметь длину 16 или 48 бит (обычно 48). Имеются два адреса: адрес источника (source address, SA), представляющий собой адрес передающего узла, и адрес назначения (destination address, DA), являющийся адресом принимающего узла. Далее 16-битное поле указывает длину поля данных (идущего следом).

Раздел данных во фрейме идет вслед за полем длины. Длина инкапсулированных данных должна быть кратна 8 (одному байту). Если реальные данные имеют длину менее 368 бит или не кратны 8, добавляется поле-заполнитель. Длина поля данных с заполнителем может быть от 368 до 12 000 бит (или от 46 до 1500 байт). Последний фрагмент фрейма – поле контрольно последовательности (суммы) фрейма (frame check sequence, FCS), имеющее длину 32 бита. Для обнаружения ошибок это поле содержит значение дм контроля с помощью циклического избыточного кода (CRC). Это значение вычисляется на основе значений других полей фрейма в момент инкапсуляции данных. При приемефрейма он пересчитывается заново. Если результат повторного вычисления не совпадает с исходным, генерируется ошибка и принимающий узел запрашивает повторную передачу данного фрейм.

Если результаты вычислений совпадают, алгоритм получения контрольно суммы указывает на то, что повторная передача не требуется. Алгоритм CRС определяется стандартом IEEE. Ethernet II – метод форматирования фреймов Ethernet, используемый в Интернете и других современных сетях, немного отличающихся от традиционного стандарта IEEE 802.3 (однако в настоящее время признанный часть стандарта IEEE 802.3 и описанный в RFC 894), для повышения эффективности сетевых коммуникаций. В фрейме Ethernet II заголовок имеет длим 64 бита и содержит как информацию для синхронизации фреймов, так и признак начала фрейма (SOF). Адреса назначения и источника во фрейм Ethernet II имеют длину точно 48 бит, как показано на рис. 2.12.