APR-протокол разрешения адресов

Стр 1 из 4Следующая ⇒

Тема: Динамическое распределение адресов. APR-протокол разрешения адресов. Стек протоколов TCP/IP: архитектура стека, фрагментация пакетов, система адресации, широковещательные рассылки, требования к ресурсам.

План лекции:

1. Динамическое распределение адресов. DHCP

2. Распределение IP-адресов

3. APR-протокол разрешения адресов.

4. Стек протоколов TCP/IP: архитектура стека, фрагментация пакетов, система адресации, широковещательные рассылки, требования к ресурсам.

Динамическое распределение адресов. DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol - протокол динамической конфигурации хоста).

Любой клиентский компьютер с современной ОС может быть настроен для получения информации о параметрах TCP/IP автоматически от службы DHCP, что упрощает администрирование и гарантирует правильную настройку. В состав ОСWindows XP Professional входит клиент DHCP, но не входит служба. Только серверные продукты семейства Windows предоставляют службу DHCP.

Автоматическое назначение частных IP-адресов доступно по умолчанию в ОС Windows, что позволяет пользователям создать работающую одиночную подсеть на основе TCP/IP без необходимости настраивать TCP/IP-протокол вручную или устанавливать DHCP-сервер.

Этот механизм адресации - расширение динамического назначения IP-адресов для сетевых адаптеров, позволяющее выполнять настройку IP-адресов без назначения статического IP-адреса или установки службы DHCP.

Работа функции автоматического назначения частных IP-адресов, показана на рисунке 2.

Рисунок 1. Работа функции автоматического назначения IP-адресов.

Протокол TCP/IP в ОС Windows XP Professional пытается найти DHCP-сервер в присоединенной сети для динамического назначения IP-адреса. Если во время загрузки DHCP-сервер отсутствовал (например, если он выключен), клиент не может получить IP-адрес. Функция автоматического назначения частных IP-адресов генерирует IP-адрес в форме 169.254.x.y (где x, y – уникальные идентификаторы клиента) и маску подсети 255.255.0.0.

После генерации адреса компьютер рассылает широковещательным способом этот адрес и затем присваивает его себе, если другие компьютеры не отвечают. Компьютер использует этот адрес, пока не обнаружит DHCP-сервер и не получит от него информацию о параметрах. Таким образом, два компьютера, подключенные к сетевому концентратору, могут перезапускаться без настройки IP-адресов и использовать протокол TCP/IPдля доступа в локальную сеть.

Если компьютер настроен как клиент DHCP и предварительно получил разрешение от DHCP-сервера, а срок действия разрешения не истек во время начальной загрузки, последовательность событий немного другая. Клиент пытается возобновить разрешение у DHCP-сервера. Если ему не удается связаться с ним в течение попытки обновления, он пытается послать запрос шлюзу по умолчанию указанному в разрешении. Если шлюз по умолчанию отвечает на запрос, клиент DHCP предполагает, что он все еще находится в той же самой сети, где получил текущее разрешение, поэтому он продолжает использовать разрешение.

По умолчанию клиент пытается возобновить разрешение, когда истекло 50% назначенного времени действия разрешения. Если шлюз по умолчанию не отвечает на запрос, клиент предполагает, что он был перемещен в другую сеть, в которой в настоящий момент нет службы DHCP, и далее он автоматически настраивает параметры, как описано выше. Настроившись, он пытается найти DHCP-сервер каждые 5 минут. Функция автоматического назначения частных IP-адресов может назначатьTCP/IP-адрес для клиентов DHCP автоматически. Однако при этом не генерируется вся информация, которая обычно предоставляется DHCP, например адрес шлюза по умолчанию. Следовательно, компьютеры с включенным автоматическим назначением частных IP-адресов могут связываться только с компьютерами в той же самой подсети (которые имеют адреса вида 169.254.х.у).

Распределение IP-адресов

Протокол DHCP предоставляет три способа распределения IP-адресов:

· Ручное распределение. При этом способе сетевой администратор сопоставляет аппаратному адресу (для Ethernet сетей это MAC-адрес) каждого клиентского компьютера определённый IP-адрес. Фактически, данный способ распределения адресов отличается от ручной настройки каждого компьютера лишь тем, что сведения об адресах хранятся централизованно (на сервере DHCP), и потому их проще изменять при необходимости.

· Автоматическое распределение. При данном способе каждому компьютеру на постоянное использование выделяется произвольный свободный IP-адрес из определённого администратором диапазона.

· Динамическое распределение. Этот способ аналогичен автоматическому распределению, за исключением того, что адрес выдаётся компьютеру не на постоянное пользование, а на определённый срок. Это называется арендой адреса. По истечении срока аренды IP-адрес вновь считается свободным, и клиент обязан запросить новый (он, впрочем, может оказаться тем же самым). Кроме того, клиент сам может отказаться от полученного адреса.

Некоторые реализации службы DHCP способны автоматически обновлять записи DNS, соответствующие клиентским компьютерам, при выделении им новых адресов. Это производится при помощи протокола обновления DNS

APR-протокол разрешения адресов.

Для определения локального адреса по IP-адресу используется протокол разрешения адреса Address Resolution Protocol, ARP. Протокол ARP работает различным образом в зависимости от того, какой протокол канального уровня работает в данной сети - протокол локальной сети (Ethernet, Token Ring, FDDI) с возможностью широковещательного доступа одновременно ко всем узлам сети, или же протокол глобальной сети (X.25, frame relay), как правило не поддерживающий широковещательный доступ.

Функциональность протокола ARP сводится к решению двух задач. Одна часть протокола определяет физические адреса при посылке дейтаграммы, другая отвечает на запросы устройств в сети. Протокол ARP предполагает, что каждое устройство «знает» как свой IP -адрес, так и свой физический адрес.

Для того чтобы уменьшить количество посылаемых запросов ARP , каждое устройство в сети, использующее протокол ARP , должно иметь специальную буферную память. В ней хранятся пары адресов ( IP -адрес, физический адрес) устройств в сети. Всякий раз, когда устройство получает ARP -ответ, оно сохраняет в буферной памяти соответствующую пару. Если адрес есть в списке пар, то нет необходимости посылать ARP -запрос. Эта буферная память называется ARP-таблицей.

В ARP -таблице могут содержаться как статические, так и динамические записи. Динамические записи добавляются и удаляются автоматически, статические заносятся вручную.

Так как большинство устройств в сети поддерживает динамическое разрешение адресов, то администратору, как правило, нет необходимости собственноручно указывать записи протокола ARP в таблице адресов.

Кроме того, ARP -таблица всегда содержит запись с физическим широковещательным адресом ( OxFFFFFFFFFFFF ) для локальной сети. Эта запись позволяет устройству принимать широковещательные ARP -запросы. Каждая запись в ARP -таблице имеет свое время жизни, например для операционной системы Microsoft Windows 2000 оно составляет 10 минут. При добавлении записи для нее активируется таймер. Если запись не востребована в первые две минуты, она удаляется. Если используется — будет существовать на протяжении 10 минут. В некоторых реализациях протокола ARP новый таймер устанавливается после каждого обращения к записи в ARP -таблице.

Сообщения протокола ARP при передаче по сети инкапсулируются в поле данных кадра. Они не содержат IP -заголовка. В отличие от сообщений большинства протоколов, сообщения ARP не имеют фиксированного формата заголовка. Это объясняется тем, что протокол был разработан таким образом, чтобы он был применим для разрешения адресов в различных сетях. Фактически протокол способен работать с произвольными физическими адресами и сетевыми протоколами.

Узел, которому нужно выполнить отображение IP-адреса на локальный адрес, формирует ARP запрос, вкладывает его в кадр протокола канального уровня, указывая в нем известный IP-адрес, и рассылает запрос широковещательно. Все узлы локальной сети получают ARP запрос и сравнивают указанный там IP-адрес с собственным. В случае их совпадения узел формирует ARP-ответ, в котором указывает свой IP-адрес и свой локальный адрес и отправляет его уже направленно, так как в ARP запросе отправитель указывает свой локальный адрес. ARP-запросы и ответы используют один и тот же формат пакета. Так как локальные адреса могут в различных типах сетей иметь различную длину, то формат пакета протокола ARP зависит от типа сети. На рисунке 7.1 показана структура запросов и ответов ARP и RARP.

Рис. 3.1. Структура запросов и ответов ARP и RARP

В поле типа оборудования для сетей Ethernet указывается значение 1. Поле типа протокола позволяет использовать пакеты ARP не только для протокола IP, но и для других сетевых протоколов. Для IP значение этого поля равно 0800 16.

Длина локального адреса для протокола Ethernet равна 6 байтам, а длина IP-адреса - 4 байтам. В поле операции для ARP запросов указывается значение 1 для протокола ARP и 2 для протокола RARP.

Узел, отправляющий ARP-запрос, заполняет в пакете все поля, кроме поля искомого локального адреса (для RARP-запроса не указывается искомый IP-адрес). Значение этого поля заполняется узлом, опознавшим свой IP-адрес.

Рисунки 7.2 и 7.3 наглядно показывают принцип работы протокола ARP . Анализируя структуру запроса, можно увидеть, что компьютер с адресом 192.168.3.2 делает попытку узнать МАС-адрес компьютера с IP -адресом 192.168.3.12. Для этого он посылает широковещательный запрос, содержащий IP -адрес, с МАС-адресом, установленным в FF : FF : FF : FF : FF : FF .

Рис . 7.2 Запрос протокола ARP

Когда компьютер с адресом 192.168.3.12 получает этот широковещательный запрос, он анализирует IP -адрес, для которого выполняется разрешение. Определив, что его адрес совпадает с искомым, он формирует ответ протокола ARP , где указывает свой МАС-адрес (рис. 7.3).

Рис. 7.3Ответ протокола ARP

Ответ посылается уже не широковещательно — отправитель знает МАС-адрес инициатора запроса и поэтому передает пакет целенаправленно.

В глобальных сетях администратору сети чаще всего приходится вручную формировать ARP-таблицы, в которых он задает, например, соответствие IP-адреса адресу узла сети X.25, который имеет смысл локального адреса. В последнее время наметилась тенденция автоматизации работы протокола ARP и в глобальных сетях. Для этой цели среди всех маршрутизаторов, подключенных к какой-либо глобальной сети, выделяется специальный маршрутизатор, который ведет ARP-таблицу для всех остальных узлов и маршрутизаторов этой сети. При таком централизованном подходе для всех узлов и маршрутизаторов вручную нужно задать только IP-адрес и локальный адрес выделенного маршрутизатора. Затем каждый узел и маршрутизатор регистрирует свои адреса в выделенном маршрутизаторе, а при необходимости установления соответствия между IP-адресом и локальным адресом узел обращается к выделенному маршрутизатору с запросом и автоматически получает ответ без участия администратора.

Дата добавления: 2018-04-05; просмотров: 1398; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

12 3 4 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!