Sieci komputerowe Protokół TCP/IP

Budowa ramki Preambuła 8 oktetów Adres odbiorcy 6 oktetów Adres nadawcy Typ ramki 2 oktety Dane ramki 64-1500 oktetów CRC 4 oktety Dane przesyłane przez sieć Ethernet są dzielone na ramki (ang. frame). Ramki Ethernetu mają zmienną długość - od 64 do 1518 oktetów (oktet = 8 bitów)

Adresy IP Ogólnie przyjętym sposobem zapisu adresu IP w sposób czytelny dla użytkownika jest format bajtowo-dziesiętny – adres zapisywany jest w postaci czterech liczb dziesiętnych, które oddzielone są kropkami, przy czym każda liczba dziesiętna odpowiada 8 bitom adresu IP. Taki zapis nosi nazwę “notacji dziesiętnej z kropkami”

Adres Np. 32 bitowy adres: 10000000 00001010 00000010 00011110 jest zapisany jako: 128.10.2.30

klasy adresów IP

Klasa A Łatwo zauważyć, że adresów klasy A wykorzystywanych przez duże sieci jest niewiele (na adres sieci przeznaczone jest 7 bitów, więc sieci takich jest 27=127) ale w każdej z sieci tej klasy może być ponad 16 milionów komputerów (na adres komputera przeznaczone jest 24 bity więc otrzymujemy 224 komputerów)

Klasa B przeznaczona jest dla sieci średniej wielkości mających do 216 komputerów 14 bitów określa sieć, zaś 16 bitów komputer. W efekcie otrzymujemy 16384 sieci, które mogą mieć do 65535 komputerów każda

Klasa C W klasie C sieć adresowana jest za pomocą 21 bitów - daje to 221 sieci (ponad 2 miliony) ale w każdej z nich może być co najwyżej 28=256 komputerów.

Klasa D Adres klasy D (ang. multicast address) ma specjalne znaczenie – jest używany w sytuacji gdy ma miejsce jednoczesna transmisja do większej liczby urządzeń

Adresy zamiast w postaci bitowej, zwykle zapisuje się w postaci czterech liczb dziesiętnych. Wówczas podział na klasy wygląda następująco: Klasa Najniższy adres Najwyższy adres A 0.1.0.0 126.0.0.0 B 128.0.0.0 191.255.0.0 C 192.0.1.0 223.255.255.0 D 224.0.0.0 239.255.255.255 E 240.0.0.0 247.255.255.255    

Przydzielanie adresów Adres IP każdego urządzenia, które może być połączone z intersiecią musi być unikalny w skali światowej. W celu zapewnienia jednoznaczności identyfikatorów sieci, wszystkie adresy przydzielane są przez jedną organizację. Zajmuje się tym Internet Network Information Center (INTERNIC)

Protokół Odwzorowania Adresów (ARP) Jak jednak wiemy, dwa komputery mogą się komunikować tylko wtedy, kiedy znają nawzajem swoje adresy fizyczne. Zachodzi więc potrzeba opracowania oprogramowania, które “zasłoni” adresy fizyczne i umożliwi programom wysokiego poziomu pracę tylko z adresami IP. Docelowo jednak komunikacja jest prowadzona za pomocą sieci fizycznej i przy użyciu schematu adresów fizycznych, który zapewnia sprzęt.

Jak dochodzi do przekształcenia adresu IP na adres fizyczny tak aby informacja mogła być poprawnie przesyłana? W sieci Ethernet, w której mamy do czynienia z długim 48-bitowym adresem fizycznym przypisanym w trakcie procesu produkcyjnego do urządzeń sieciowych. W efekcie podczas wymiany karty sieciowej w komputerze, zmienia się adres fizyczny maszyny. Ponadto nie ma sposobu na zakodowanie 48-bitowego adresu ethernetowego w 32-bitowym adresie IP.

Przekształcenia adresu IP na adres fizyczny Przekształcenia adresu IP na adres fizyczny dokonuje protokół odwzorowania adresów ARP (ang. Address Resolution Protocol), który zapewnia dynamiczne odwzorowanie i nie wymaga przechowywania tablicy przekształcania adresowego. Wykorzystuje on możliwość rozgłaszania danych w sieci ethernet. W rozwiązaniu tym nowe maszyny mogą być łatwo dodawane, ponadto nie wymagane jest przechowywanie centralnej bazy danych

ARP Tak więc protokół ARP umożliwia komputerowi odnajdywanie fizycznego adresu maszyny docelowej z tej samej sieci fizycznej przy użyciu jedynie adresu IP

ARP i Pamięć Podręczna Przedstawiony sposób odwzorowywania adresów ma jednak wady. Jest zbyt kosztowny aby go używać za każdym razem gdy jakaś maszyna chce przesłać pakiet do innej: przy rozgłaszaniu każda maszyna w sieci musi taki pakiet odebrać i przetworzyć.

ARP W celu zredukowania kosztów komunikacji, komputery używające protokołu ARP przechowują w pamięci podręcznej ostatnio uzyskane powiązania adresu IP z adresem fizycznym, w związku z tym nie muszą ciągle korzystać z protokołu ARP.

ARP Gdy tylko komputer otrzymuje odpowiedź ARP, zapamiętuje adres IP jego nadawcy i odpowiadający mu adres sprzętowy, aby móc później go wykorzystać.

ARP Przy przesyłaniu pakietu komputer zawsze, zanim wyśle prośbę ARP, zagląda do pamięci podręcznej czy nie ma tam odpowiedniego powiązania, jeżeli takie znajduje, to nie musi nic rozgłaszać w sieci

ARP Możliwe jest wiele udoskonaleń protokołu ARP. Jeśli komputer A wysyła prośbę o adres fizyczny komputera C może od razu dowiązać informację o swoim adresie fizycznym do wysyłanej prośby. Ponieważ prośba ta dociera do wszystkich komputerów w sieci (jest przecież rozgłaszana), mogą one automatycznie umieścić w swoich pamięciach podręcznych informację o adresie fizycznym komputera A.

ARP Jeśli w komputerze zostanie zmieniony adres fizyczny (np. w wyniku zmiany karty sieciowej), to może on bez zapytania o jego adres fizyczny rozgłosić go do innych komputerów, tak aby wszystkie maszyny uaktualniły informacje o jego adresie fizycznym w swoich pamięciach podręcznych

Protokół Odwrotnego Odwzorowania Adresów (RARP) Komputery bez dysku twardego ustalają swój adres IP maszyny uprawnionej do świadczenia takich usług, przy pomocy protokołu odwrotnego odwzorowania adresów RARP (ang. Reverse Address Resolution Protocol). Umożliwia on uzyskiwanie adresu IP na podstawie znajomości własnego adresu fizycznego (pobranego z interfejsu sieciowego)