Лекция 5. Сетевой уровень.

5.1 IPv4

Для выполнения функций по передаче данных между узлами по сети, сетевой уровень использует:

- Адресация

- Инкапсуляция/Декапсуляция

- Маршрутизация

Протоколы сетевого уровня: IPv4, IPv6, IPX, AppleTalk, CLNS/DECnet

Характеристики IPv4:

- Без установления сеанса (Connectionless)

- Ненадежный (unreliable) - не гарантирует доставку (Best Effort), пакеты могут теряться, функции по обеспечению надежности возлагаются на протоколы транспортного уровня

- Не зависит от среды передачи (Media Independent), кроме MTU, канальный уровень сообщает размер максимального блока передачи (MTU) сетевом уровню. При превышении размера MTU пакет может быть фрагментирован перед передачей.

5.2 Деление узлов на группы

Вместо того, чтобы держать все устройства в одной сети, более практично делить их на группы.

Группировать устройства можно по:

- Месту нахождения - группировать находящиеся рядом узлы (на одном этаже, в одном здании)

- Целям - группировать узлы по выполняемым задачам и типам траффика

- Принадлежности - группировать узлы по принадлежности к той или иной компании, отделу.

Проблемы больших сетей:

- снижение производительности - большое количество узлов в одном сегменте создает много широковещательного трафика, нагружающего сеть

- угрозы безопасности - в точка перехода из одной сети в другую можно настроить ограничения по типам трафика и адресам

- управление адресацией - узлам нет необходимости хранить много маршрутов, достаточно знать адрес своего шлюза.

IP-адрес является 32-битным, иерархическим и состоит из 2 частей.

- сетевая часть - указывает на сеть, в которой находится узел

- узловая часть - указывает на узел в сети

Размер сетевой части определяется маской сети или длиной префикса.

5.3 Маршрутизация

Для передачи информации между узлами находящимися в разных сетях, необходимы маршрутизаторы. Они являются пограничными устройствами связывающими сети друг с другом.

Для маршрутизатора сети в которых находятся его порты являются - подключенными (directly connected). А те сети к которым подключены его соседи - удаленными (remote).

Если ПК нужно отправить информацию узлу не из его сети, то он направляет ее своему шлюзу. Шлюз (он же маршрутизатор) выбирает путь передачи информации основываясь на своей таблице маршрутов.

ipconfig - показывает текущие сетевые настройки

route print (netstat -r) - показывает таблицу маршрутизации windows/linux

Маршрут в таблице содержит

- адрес сети

- адрес соседа

- метрику

show ip route - показывает таблицу маршрутизаторов cisco.

Маршрут по умолчанию (default route) применяется для всех пакетов адреса назначения которых не значатся в таблице. Имеет вид 0.0.0.0/0

route ADD | DELETE | CHANGE - команда для работы с таблицей маршрутов в windows/linux.

Порядок обработки таблицы маршрутизатором.

- сравниваются адреса сетей и адрес назначения побитно. Выбирается адрес с наибольшим совпадением бит.

- если нет ни одного подходящего, тогда маршрут по умолчанию.

- если нет ни первого, ни второго - пакет выбрасывается, а на адрес источника высылается сообщение об ошибке.

Если в таблице нашлось совпадение, определяется сосед с этой сетью и интерфейс маршрутизатора на котором он доступен. Пакет пересылается соседу.

Маршрутизатор изменяет заголовок кадра при передаче его с одного интерфейса на другой, т.к. интерфейсы могут работать на разных протоколах(MAC адреса не содержат информации о сети).

5.4 Как узнают о маршрутах?

Маршрутизатор для успешной доставки пакетов должен знать все адреса сетей и/или иметь маршрут по умолчанию.

Маршруты бывают:

- статические - задаются на устройствах вручную. удобны в малых сетях, надежны.

- динамические - передаются при помощи протоколов (RIP, EIGRP, OSPF). удобны в больших сетях, не требуют вмешательства администратора.