1.2 Как можно помочь выпуску новых уроков и будет ли продолжение курса?
Привет, посетитель сайта ZametkiNaPolyah.ru! В этой записи мы еще не начинаем изучать компьютерные сети всё,…
Привет, посетитель сайта ZametkiNaPolyah.ru! Продолжаем изучать основы работы компьютерных сетей и протокол сетевого уровня IP, а если быть более точным, то его версию IPv4. На этот раз речь пойдет о устройствах в IP сетях и их видах, которых всего два: конечные или терминальные узлы и транзитные узлы или маршрутизаторы. Мы разберемся с основными принципами работы этих устройств и поговорим о том, сколько может быть IP-адресов у одного устройства.
Если тема компьютерных сетей вам интересна, то можете ознакомиться с другими записями курса.
Оглавление первой части: «Основы взаимодействия в компьютерных сетях».
Оглавление четвертой части: «Сетевой уровень: протокол IP и его версия IPv4».
Содержание статьи:
На самом деле эта тема должна была быть одной из первых в рамках разговора о протоколе IP, но у нас уже был разговор про работу коммутаторов, роутеров, сетевых концентраторов и даже обобщающая тема о разнице между сетевыми устройствами, поэтому здесь мы не будем подробно углубляться в работу сетевых устройств, а поговорим про важные особенности оборудования в рамках протокола IP. Стоит добавить, что эта часть у нас про IPv4, но всё, что будет в этой теме, также относится и к протоколу IPv6.
Устройства в IP-сетях делятся на два больших вида:
Конечные узлы также делятся на два вида:
Зачастую конечный узел работает и как отправитель, и как получатель. То есть он может генерировать IP трафик, распаковывать IP-пакеты и передавать сообщения транспортного уровня вышестоящему обработчику. В общем, конечный узел должен уметь инкапсулировать и деинкапсулировать IP-пакеты, а также принимать решения о том куда или кому направить IP-пакет (про модель стека протоколов TCP/IP и OSI 7, а также о декомпозиции задачи сетевого взаимодействия читайте по ссылкам).
Основная задача транзитных устройств – передавать трафик дальше, то есть маршрутизатор, получив IP-пакет, должен принять решения о выборе оптимального маршрута, опираясь на IP-адрес назначения. Хотя маршрутизатор может генерировать трафик, а также проверять содержимое IP-пакетов и уже на основе содержимого принимать решение по маршрутизации, нам пока это не так интересно.
Вне зависимости от того, к какому виду относится то или иное устройство, между этим устройством и его соседом должен быть канал связи или канальная среда, протокол IP может работать поверх огромного количества каналов связи и канальных протоколов, но чаще всего вы будете встречаться с такими:
Как я уже говорил в самом начале, задача протокола IP передавать пакеты из пункта А в пункт Б и он их будет передавать, главное, чтобы был хоть какой-то, даже самый плохенький канал между этими пунктами.
Давайте более подробно рассмотрим действия терминальных узлов в IP сетях и поговорим о их основных задачах. Представим, что у нас есть один конечный узел, который может только генерировать трафик, а другой узле может только получать трафик (о взаимодействие двух узлов в компьютерной сети здесь). Тогда действия узла отправителя можно описать следующим образом:
Вот такие нехитрые действия выполняет узел отправитель, когда готовится передать IP пакет. Как узел понимает в какой канальной среде находится сосед? Всё очень просто. Он сравнивает свои IP-адрес и маску подсети с IP-адресом получателя и если номера сети у этих IP-адресов совпадают, то получатель находится в одной канальной среде с отправителем и до него можно достучаться напрямую, если номера сети разные, то это означает, что получатель находится в другой канальной среде и до него можно добраться через промежуточные узлы.
Узел-получатель совершает значительно меньше действий, нежели отправитель, но оно и понятно, давайте посмотрим:
Стоит заметить, что проверка целостности данных происходит не только на конечных точках, но и на всех транзитных узлах. Данные, передаваемые через канал связи, проверяются получателем.
Транзитные узлы зачастую могут выполнять роль терминальных узлов и даже просматривать содержимое IP-пакетов, но это не главные задачи, которые стоят перед маршрутизаторами, главная их задача – передавать трафик дальше в соответствие с маршрутной информацией, которая есть у узла. Действия маршрутизатора будут следующими:
Как видите, у транзитных узлов работы больше, чем у конечных. Более того, транзитный узел является некой компиляцией функций узла-получателя и узла-отправителя.
Нам осталось рассмотреть вопрос о том, сколько IP-адресов можно настроить на одном сетевом устройстве? Но к этому вопросу стоит подойти из далека: сколько может быть канальных интерфейсов у устройства? Допустим, у устройства пять канальных интерфейсов, а это означает, что на каждый канальный интерфейс можно назначить IP-адрес.
Тут стоит помнить, что в каждую канальную среду на одном устройстве должен смотреть один канальный интерфейс, а из этого следует, что в каждом канальном интерфейсе устройства должны быть назначены IP-адреса из разных подсетей. То есть сейчас вы можете подумать, что если есть IP устройство с пятью канальными интерфейсами, то на него можно назначить пять IP-адресов и будете не правы, дело в том, что на одном интерфейсе может быть несколько IP-адресов при этом один из этих адресов будет основным, а все остальные вторичные (в следующей теме мы посмотрим как задать вторичный IP-адрес в Windows 10, а сейчас отметим, что на интерфейсах маршрутизаторов Cisco вторичные IP-адреса задаются при помощи ключевого слова secondary, при этом и третий, и четвертый, и десятый IP-адрес назначается при помощи secondary). IP-адреса на одном интерфейсе могут быть из одной подсети, криминального ничего не будет.
Подытожим: IP-адреса назначаются на канальные интерфейсы, IP-адреса на разных канальных интерфейсах должны быть из разных подсетей, на одном канальном интерфейсе может быть несколько IP-адресов, один из которых может быть основным, а все остальные вторичные. Адреса на одном канальном интерфейсе могут быть из одной подсети. Информация справедлива как для классовых сетей, так для бесклассовых.
Пожалуй, эта вся самая важная и базовая информация о принципах работы IP-устройств. Не забывайте, что конечные устройства могут быть как получателями, так и отправителями, а также помните, что поведение конечных и транзитных устройств несколько различается.
Выберете удобный для себя способ, чтобы оставить комментарий