Компьютерные сети. 6-е изд. - Эндрю Таненбаум
Шрифт:
Интервал:
Закладка:
Когда сетевая карта Ethernet получает этот фрейм, она передает пакет на обработку программным средствам IP. По сетевым маскам маршрутизатор понимает, что пакет должен быть доставлен на хост 4 в сети EE. Если ему неизвестен Ethernet-адрес хоста 4, он снова использует ARP, чтобы узнать его. В таблице на илл. 5.62 приведен список Ethernet- и IP-адресов из фреймов сетей CS и EE. Обратите внимание на то, что для одного фрейма в разных сетях Ethernet-адреса меняются, а IP-адреса — нет (так как они указывают на конечную точку во всех объединенных сетях).
Существует способ передать пакет от хоста 1 хосту 4 так, чтобы отправитель не знал, что получатель находится в другой сети. Нужно, чтобы маршрутизатор отвечал на ARP-запросы сети CS для хоста 4, передавая при этом свой Ethernet-адрес E3. Хост 4 не ответит, так как не увидит широковещательного пакета (маршрутизаторы не переправляют широковещательные пакеты Ethernet-уровня). В результате маршрутизатор получит фреймы для 192.32.63.8 и передаст их в сеть EE. Этот метод называется ARP-прокси (ARP-proxy) и используется в особых случаях, когда хосту требуется сымитировать свое присутствие в сети. Например, когда портативный компьютер находится вне домашней сети и хочет, чтобы какой-то другой узел принимал для него пакеты.
DHCP — протокол динамической настройки хостов
ARP (как и другие интернет-протоколы) предполагает, что хосты обладают базовыми сведениями, например, знают свой IP-адрес. Но как хосты получают эту информацию? Можно настраивать их вручную, но это очень трудоемкий процесс, часто ведущий к ошибкам. Есть более удобный способ — протокол динамической настройки хостов (Dynamic Host Configuration Protocol, DHCP).
Каждая сеть должна иметь DHCP-сервер, отвечающий за настройки. При запуске у каждого компьютера есть Ethernet-адрес, встроенный в сетевую карту (или другой адрес канального уровня), но нет IP-адреса. В поисках своего IP-адреса компьютер широковещательным способом рассылает специальный пакет DHCP DISCOVER (Обнаружение DHCP). Он должен прийти на DHCP-сервер. Если сервер не подключен к сети напрямую, пакет будет ретранслирован на DHCP-сервер независимо от того, где он находится.
Когда DHCP-сервер получает пакет, он выделяет свободный IP-адрес и отправляет его обратно с помощью пакета DHCP OFFER (Предложение DHCP) (который также может ретранслироваться). Даже если у хоста нет IP-адреса, сервер определяет хост по его Ethernet-адресу (который содержится в пакете DHCP DISCOVER).
Возникает вопрос: на какое время можно выдавать в автоматическом режиме IP-адреса из пула? Если хост покинет сеть и не освободит захваченный адрес, этот адрес будет навсегда утерян. С течением времени будет исчезать все больше адресов. Чтобы это предотвратить, IP-адреса выдаются не навсегда, а на определенное время. Это называется арендой (leasing). Перед окончанием срока действия аренды хост отправляет на DHCP-сервер запрос о продлении срока пользования IP-адресом. Если запрос не был сделан или в просьбе было отказано, хост не имеет права продолжать использование выданного ранее адреса.
Протокол DHCP описан в стандартах RFC 2131 и 2132. Он широко применяется в интернете для настройки ряда параметров и приписывания IP-адресов. Помимо сетей предприятий и домашних сетей, DHCP используют провайдеры. С его помощью они настраивают устройства через интернет-соединение, чтобы абонентам не приходилось узнавать эту информацию у своего провайдера по телефону. Чаще всего с помощью DHCP передается маска сети, IP-адрес шлюза по умолчанию, а также IP-адреса DNS и серверов времени. DHCP во многом заменил более ранние протоколы RARP и BOOTP, функциональность которых оставляла желать лучшего.
5.7.5. Коммутация меток и MPLS
До сих пор, изучая сетевой уровень интернета, мы говорили в основном о пакетах и дейтаграммах, передаваемых IP-маршрутизаторами. Сейчас все чаще используется (особенно провайдерами) еще одна технология, позволяющая передавать интернет-трафик по сети, — мультипротокольная коммутация меток (MultiProtocol Label Switching, MPLS). Она находится в опасной близости к коммутации каналов. Хотя многие участники интернет-сообщества испытывают неприязнь к сетям, ориентированным на установление соединения, похоже, что эта идея снова становится популярной. Как сказал Йоги Берра (Yogi Berra)33, «и снова это дежавю». Но между созданием маршрутов в интернете и в сетях с установлением соединения есть существенная разница, так что этот метод все же отличается от коммутации каналов.
MPLS присваивает пакету специальную метку, и пересылка производится по ней, а не по адресу. Если добавить метки во внутреннюю таблицу в виде индексов, то чтобы найти нужный выходной канал, достаточно всего лишь ее просмотреть, что существенно ускоряет пересылку. Эта идея легла в основу MPLS. Изначально она разрабатывалась как патентованная технология, известная под разными именами, например, коммутация меток (tag switching). В конечном счете IETF начал стандартизировать эту идею. Она описана в RFC 3031 и многих других RFC. Ее главные преимущества, проверенные временем, — гибкая маршрутизация и быстрая передача пакетов, позволяющая обеспечить необходимый уровень QoS.
Первая проблема заключается в том, куда поставить метку. IP-пакеты не предназначены для виртуальных каналов, и в их заголовке не предусмотрено место для номеров таких каналов. Значит, нужно добавлять новый заголовок MPLS в начало IP-пакета. На линии между маршрутизаторами используется протокол, включающий заголовки PPP, MPLS, IP и TCP (илл. 5.63).
Илл. 5.63. Передача TCP-сегмента с использованием IP, MPLS и PPP
Обычно в заголовок MPLS входит четыре поля, наиболее важное из которых — поле Label (Метка), в котором содержится индекс. Поле QoS указывает на применяемый класс обслуживания. Поле S связано со стеком меток (речь об этом пойдет ниже). Поле TtL показывает, сколько еще раз пакет можно переслать. Его значение уменьшается на каждом маршрутизаторе; если оно равно 0, пакет игнорируется. Благодаря этому исключаются бесконечные циклы при сбое маршрутизации.
MPLS располагается между протоколом сетевого уровня IP и протоколом канального уровня PPP. Этот уровень нельзя назвать третьим, так как метки задаются на основе IP-адреса или другого адреса сетевого уровня. Но это и не второй уровень хотя бы потому, что MPLS контролирует передачу пакета на нескольких транзитных участках, а не на одном. Иногда его называют протоколом уровня 2.5. Это яркий пример того, что реальные протоколы не всегда вписываются в идеальную уровневую модель.
Заголовки MPLS не являются частью пакетов сетевого уровня и не имеют отношения к фреймам канального уровня. Поэтому MPLS — это метод, не зависящий от этих уровней. Помимо прочего, это свойство означает, что можно создать такие коммутаторы MPLS, которые
