Изучение протокольного стека TCP/IP

IGMP (InternetGroupManagementProtocol) - протокол управления группами Интернета, предназначенный для управления групповой (multicast) передачей данных в IP сетях версии 4. IGMP используется маршрутизаторами и IP-узлами для организации групп сетевых устройств, а также для поддержки потокового видео и онлайн-игр, обеспечивая эффективное использование сетевых ресурсов.ARP (AddressResolutionProtocol - протокол разрешения адресов) - предназначен для определения физического адреса устройства (MAC-адреса) по его IP-адресу.RARP (ReverseAddressResolutionProtocol - протокол обратного определения адреса) - предназначен для определения IP-адреса устройства по его физическому адресу (MAC-адресу).OSPF (OpenShortestPathFirst) - протокол маршрутизации типа LSA, реализующий алгоритм обмена информацией о состоянии каналов, путём периодического тестирования состояния каналов с соседними маршрутизаторами. Протокол OSPF разработанный для применения в сети Интернет и используется в других больших сетях (DECNet, NetWare, SNA, XNS).Протокол RIP (RoutingInformationProtocol — протокол маршрутной информации) является внутренним протоколом маршрутизации (IGP) дистанционно-векторного типа (DVA). Будучи простым в реализации, этот протокол чаще всего используется в небольших сетях. Для IP имеются две версии RIP — RIPv1 и RIPv2. Протокол RIPv1 не поддерживает масок. Протокол RIPv2 передает информацию о масках сетей, поэтому он в большей степени соответствует требованиям сегодняшнего дня. В большинстве реализаций RIP используется простейшая метрика — количество хопов, то есть количество промежуточных маршрутизаторов, которые нужно преодолеть пакету до сети назначения.Протокол BGP (BorderGatewayProtocol) – относится к классу протоколов маршрутизации внешнего шлюза (EGP — ExternalGatewayProtocol). Основные реализации Cisco IOS, JuniperJunOS, Bird, OpenBGPD, Quagga, HuaweiVRP, MikrotikRouterOS. На текущий момент BGP является основным протоколом динамической маршрутизации в сетиInternet между AS (автономными системами).ЗаключениеСтек проколов TCP/IP является наиболее завершенным, стандартным и популярным стеком сетевых протоколов, имеющим многолетнюю историю. Практически все большие сети передают основную часть своего трафика с помощью протокола TCP/IP. Это метод получения доступа к сети Internet. Этот стек служит основой для создания intranet- корпоративной сети, использующей транспортные услуги Internet и гипертекстовую технологию WWW, разработанную в Internet. Все современные операционные системы поддерживают стек TCP/IP. Это гибкая технология для соединения разнородных систем как на уровне транспортных подсистем, так и на уровне прикладных сервисов. Это устойчивая масштабируемая межплатформенная среда для приложений клиент-сервер.Практическая работаЗадания на лабораторную работу:«Межсетевой уровень модели стека TCP/IP: статическая классовая IPv4адресация и маршрутизация по умолчанию»Цель работы: изучить основы IPv4-адресации в сетях архитектуры Ethernet, освоить практические навыки настройки статической классовой IPv4-адресации и простейшей маршрутизации в сетях TCP/IP.Создать новый проект вычислительной сети в программе CiscoTracer в соответствии с вариантом.Исправить физическую структуру предложенного варианта сети, если это необходимо:избавиться от кольца концентраторов (хабов), что исключить возможность возникновения широковещательного шторма;избавиться от последовательного соединения трех маршрутизаторов (роутеров), соединив их непосредственно через хаб, что исключит попадание пакетов в маршрутные ловушки.Определить границы подсетей, образующих единую интегрированную сеть. Определить (если не заданы явно в предложенном варианте) адреса и маски каждой подсети в соответствии с методом классовой IPv4-адресации. Вычислить диапазоны допустимых IPv4-адресов узлов для каждой подсети. Задать IPv4-адреса и маски для всех узлов интегрированной сети (в соответствии с методом классовой IPv4-адресации).Задать IP-шлюзы по умолчанию (defaultgateway) для всех узлов интегрированной сети, чтобы обеспечить корректную доставку эхо-запроса и эхо-ответа между любой парой сетевых узлов. В отчет необходимо включить настройки протокола IPv4 для всех узлов сети.С помощью команды ping убедиться в правильности настроек маршрутизации между хостами К1 и К2.Выполнить эхо-запросы с K1 на все узлы интегрированной сети (в т.ч. на К3). Убедиться, что эхо-ответы приходят.Не ранее, чем через 4-5 минут после последнего запуска команды ping, выполнить эхо-запрос с K1 на K2. Сразу же зафиксировать содержимое ARP-таблицы узла К1 и вывод (log) программы. В отчете объясните данные ARP-таблицы.Не позднее 2 минут после предыдущей попытки повторить эхо-запрос с К1 на К2, снова зафиксировать log. Объясните различное количество записей в log’ах по сравнению с предыдущей попыткой.Выполнить эхо-запрос с К1 на несуществующий IP-адрес узла в подсети хоста К2. Объясните результат. Выполнить эхо-запрос с К1 на несуществующий IP-адрес узла с несуществующим адресом подсети. Объясните результат и его отличие от результата предыдущего задания.Проект вычислительной сети в программе CiscoTracerРисунок Заданная структура сетиРисунок Исправленная структура сети и границы сетей.В исправленной схеме сети исключены устройства Hub2 и Hub3. Применение закольцованных концентраторов неизбежно приводит к широковеательному шторму и, как следствие, неработоспособности сети.2.2. Настройка сетиЗадаем IPv-4 адреса и маски для устройств интегрированой сети.Рисунок IPадрес шлюз по умолчанию для РС1Рисунок IPадрес шлюз по умолчанию для РС2Рисунок 7IPадрес шлюз по умолчанию для РС3Рисунок 8IPадрес шлюз по умолчанию для РС4Рисунок 9IPадресаинтерфейсов маршрутизатора R1Рисунок 10IPадреса интерфейсов маршрутизатора R2Рисунок 11IPадреса интерфейсов маршрутизатора R3Рисунок 12Настройка маршрутизации RIP на всех маршрутизаторах.Маршрутизация между сетями осуществляется настройкой протокола RIPна маршрутизаторах.Диапазоны допустимых IPv4-адресов узлов для каждой сети. 129.168.0.1 – 129.168.254.25412.0.0.1 – 12.254.254.254192.168.1.1 – 192.168.1.254Адреса и маски узлов интегрированной сетиPC1FastEthernetO Connection:(default port)IP Address.......................:129.168.1.52Subnet Mask......................:255.255.0.0Default Gateway..................:129.168.0.1PC2FastEthernetO Connection:(default port)IP Address......................:12.168.1.52Subnet Mask.....................:255.0.0.0Default Gateway.................:12.168.1.1PC3 FastEthernetO Connection:(default port)IP Address.......................:129.168.5.52Subnet Mask......................:255.255.0.0Default Gateway..................:129.168.0.1PC4FastEthernetO Connection:(default port)IP Address.......................:192.168.1.52Subnet Mask......................:255.255.255.0Default Gateway..................:192.168.1.1R1GigabitEthernet0/0 is up, line protocol is up (connected)Hardware is CN Gigabit Ethernet, address is 000a.4164.d301 (bia 000a.4164.d301)Internet address is 129.168.0.1/16GigabitEthernet0/1 is up, line protocol is up (connected)Hardware is CN Gigabit Ethernet, address is 000a.4164.d302 (bia 000a.4164.d302)Internet address is 10.0.0.1/8R2GigabitEthernet0/0 is up, line protocol is up (connected)Hardware is CN Gigabit Ethernet, address is 00d0.d312.9301 (bia 00d0.d312.9301)Internet address is 12.168.1.1/8GigabitEthernet0/1 is up, line protocol is up (connected)Hardware is CN Gigabit Ethernet, address is 00d0.d312.9302 (bia 00d0.d312.9302)Internet address is 10.0.0.2/8R3GigabitEthernet0/0 is up, line protocol is up (connected)Hardware is CN Gigabit Ethernet, address is 0001.648b.8001 (bia 0001.648b.8001)Internet address is 129.168.0.3/16GigabitEthernet0/1 is up, line protocol is up (connected)Hardware is CN Gigabit Ethernet, address is 0001.648b.8002 (bia 0001.648b.8002)Internetaddressis 192.168.1.1/24С помощью команды ping убедиться в правильности настроек маршрутизации между хостами К1 и К2.Проверка показывает, что маршрутизация работает правильно.Выполнить эхо-запросы с K1 на все узлы интегрированной сети (в т.ч. на К3). Убедиться, что эхо-ответы приходят.PC1 – PC2PC1 – PC3PC1 – PC4Проверка связи со всеми узлами прошла успешно. Есть маршруты ко всем подсетям интенрированой сети.Не ранее, чем через 4-5 минут после последнего запуска команды ping, выполнить эхо-запрос с K1 на K2. Сразу же зафиксировать содержимое ARP-таблицы узла К1 и вывод (log) программы. В отчете объясните данные ARP-таблицы.Две первые записи содержат адреса маршрутизаторов, так как адресуемые узлы находятся в других сетях.Последняя запись содержит адрес узла из этой же сети.Не позднее 2 минут после предыдущей попытки повторить эхо-запрос с К1 на К2, снова зафиксировать log. Объясните различное количество записей в log’ах по сравнению с предыдущей попыткой.Проверка связи проходит при пустой таблице ARPпоэтому узлунеобходимонекоторое время, чтобы определить маршрут до узла и добавить в таблицу ARPсоответствующую запись. Поэтому первый Pingне прошел (таймаут). При следующей проверке таблица заполнена и проверка проходит полностью.Выполнить эхо-запрос с К1 на несуществующий IP-адрес узла в подсети хоста К2. Объясните результат. Таймаут запроса – есть маршрут до узла, но узел не отвечает (выключен, неисправен и т.п.).Выполнить эхо-запрос с К1 на несуществующий IP-адрес узла с несуществующим адресом подсети. Объясните результат и его отличие от результата предыдущего задания.Узел назначения недоступен - нет маршрута к заданной сети.Контрольные вопросы и заданияЧто такое концентратор (hub)? Что такое широковещательный шторм?Концентратор – устройство, позволяющее соединять устройства между собой по топологии «звезда».Broadcast storm (широковещательный шторм) – распространение в сети широковещательных (multicast) пакетов, перегружающих каналы и ресурсы сетевого оборудования, что приводит к сбою в работе сети. Чаще всего причиной шторма является коммутационная петля, а также неисправное или неправильно настроенное оборудование, подключаемое к сети.Чем концентратор отличается от коммутатора (switch)? Как коммутатор решает проблему широковещательного шторма?В концентраторе все пакеты передаются на все активные порты.В коммутаторе на порт передается пакет если MAC-адрес получателя соответствует MAC-адресу устройсва, подключенного к этому порту.Для чего необходим протокол ARP, чем (каким компонентом узла) он реализуется? Какие типы записей могут содержаться в таблице ARP?Протокол ARP определяет соответствие между логическими (IP) и физическими (MAC) адресами устройства.Записи бывают двух типов: статические (вносятся в таблицу вручную) и динамические (добавляются автоматически устройством).Стандартное время жизни записи таблицы 1200 секунд. Реализуется сетевым интерфейсои узла.За что отвечает параметр MTU? Какое значение MTU принято в сетях архитектуры Ethernet?MTU (maximumtransferunit) – максимальный размерпакета, который может быть передан по сети без его фрагментации. В сети Ethernet принят размер пакета 1500 байт.Какому классу IP-адресов принадлежат адреса 10.11.0.1, 127.1.1.1?10.11.0.110.0.0.0/8Сеть класса А. Для использования в частных сетях.127.1.1.1127.0.0.0/8- Сеть класса А. Подсеть для коммуникаций внутри хоста.Что такое IP-шлюз?IP-шлюз – устройство, обеспечивающее взаимодействие между различными сетями.Разделите адресное пространство 192.168.1.0 на 4 логические подсети при помощи одной общей маски. Сколько узлов будет содержаться в каждой такой подсети?Маска сети 255.255.255.192. Каждая сеть может содержать максимум 62 узла.СетьНачальный адресКонечный адресШироковащательный адрес192.168.1.0/26192.168.0.1192.168.1.62192.168.1.63192.168.1.64/26192.168.0.65192.168.0.126192.168.0.127192.168.1.128/26192.168.1.129192.168.1.190192.168.1.191192.168.1.192/26192.168.1.193192.168.1.254192.168.1.255Список используемой литературыКомпьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы / В.Г. Олифер, Н.А. Олифер.-СПб.: Питер, 2002. - 672с.: ил.Администрирование локальных сетей Windows NT/2000/.NET: Учебное пособие. Назаров С. В. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Финансы и статистика, 2003. - 480 с.: ил.Администрирование сети на примерах. Поляк-Брагинский А. В. - СПб.: БХВ-Петербург, 2005. - 320 с.: ил.Аппаратные средства локальных сетей. Энциклопедия / М. Гук, - СПб.: Питер, 2004. - 573 с.: ил.Архитектура компьютерных систем и сетей: Учеб. пособие / Т.П. Барановская, В.И. Лойко и др.; под ред. В.И. Лойко. - М.: Финансы и статистика, 2003. - 256 с.: ил.«TCP/IP Архитектура, протоколы, реализация», Фейт С., Лори, 2000г. (http://citforum.ru/book/tcpip/tcpip_vv.shtml)«Принципы маршрутизации в Internet. Второе издание», Сэм Хелеби, 2001 г., Вильямс, ()