L16

Фрагментация
Фрагментация (деление) IP-пакетов
фрагментация сообщений в узлеотправителе (TCP) – из-за несоответствия
максимальных размеров единиц данных в
протоколах стека
динамическая фрагментация сообщений в
маршрутизаторах (IP) – из-за различий в
значениях MTU
Технология
MTU
Ethernet 802.3
1492 байт
Token Ring (IBM, 16 Мбит/с)
17 914 байт
Token Ring (802.5, 4 Мбит/с)
4464 байт
FDDI
4352 байт
X.25
576 байт
фрагментации
Суть фрагментации — разбиение пакета, пришедшего из се
Идентификатор пакета (Identification). Все фрагменты одного п
Признак разрешения фрагментации DF=1 (Do not Fragment)
Признак промежуточного фрагмента MF=1 (More Fragments
Смещение фрагмента (Fragment Offset) от начала общего пол
Время жизни (Time to Live)
ии и сборки фрагментов
нтация.
1. Модуль протокола IP, установленный на маршрутизаторе, организует несколько буферов для
2. Копирует в эти буферы содержимое некоторых полей заголовка IP из исходного пакета, созд
При этом, должны быть выполнены два условия.
1)Во-первых, размер фрагмента (заголовка в сумме с полем данных) не должен превосходить
2)Во-вторых, размер поля данных каждого фрагмента, кроме самого последнего, должен быть
Сборка
1. На хосте назначения для каждого фрагментированного пакета отводится отдельный
буфер, в который принимающий протокол IP помещает IP-фрагменты, с совпадающими IPадресами отправителя и получателя, а также значения в полях идентификатора и протокола.
2. Когда первый фрагмент исходного пакета приходит на хост-получатель, этот хост запускает
таймер, который определяет максимальное время ожидания прибытия остальных
фрагментов данного пакета (например, от 60 до 120 секунд - рекомендуемый RFC).
3. Признаком окончания сборки является отсутствие незаполненных промежутков в поле
данных и прибытие последнего фрагмента (с равным нулю флагом MF).
После того как данные собраны, их можно передавать вышележащему протоколу, например
TCP.
Отправитель
IP пакет
Получатель
IP
header
IP
Протокол IP
Собранный IP пакет
IP
header
Протокол IP
Кадр Token Ring
Маршрутизатор
Ethernet
кадры
Eth
Eth
header
header
Data
IP TR
headers
IP фрагменты
IP
Token Ring
MTU =17914
ентация
Data
header
Протокол IP
Ethernet
MTU=1492
IPv6
Причины появления новой версии протокола
Причины модернизации - переход к промышленному использованию
Internet:
построение корпоративных сетей с использованием транспортных
средств Internet (виртуальные частные сети)
применение Web-технологии для получения доступа к корпоративной
информации
ведение электронной коммерции с помощью Internet
внедрение Internet в индустрию развлечений (распространение
видеофильмов, звукозаписей, интерактивные игры)
В результате:
быстрый рост сети

дефицит IP-адресов,

перегрузка маршрутизаторов

резкое увеличение суммарного объема трафика
изменение характера трафика: мультимедийные данные
ужесточение требований к качеству обслуживания
предоставления гарантированной полосы пропускания с заданным
уровнем задержки передаваемых пакетов
предоставление услуг по защите данных
возможность автоконфигурирования стека TCP/IP
Главные цели модификации
транспортных протоколов Internet
создание масштабируемой схемы адресации
повышение масштабируемости средств
маршрутизации
повышение пропускной способности сети
гарантии качества транспортных услуг средней интенсивности трафика, величины
задержек и т.п.
разработка средств обеспечения секретности
IP next generation

ß í â.92
Èþ ë ü 92
ß í â 93
IPv7 (Ullman)
È þ ë ü 93
TP/IX
ß í â 94
Èþ ë ü 94
CATNIP
TUBA (Callon)
ENCAPS (Hinden)
IPAE
SIP (Deering)
PIP (Fracis)
SIPP
IPv6
ß í â 97
Расширенное адресное пространство
Увеличение разрядности поля адреса. Адрес IPv6
состоит из 128 бит или 16 байт
340 282 366 920 938 463 463 374 607 431 762 211 456.
На каждого жителя Земли - 5,7*1028 адресов
Введение новых полей: вместо 2 уровней иерархии
адреса - 4 уровня
Поддержка технологии агрегирования адресов (CIDR)
Усовершенствованная система групповой адресации
Введение нового типа адресов anycast
Новая форма записи адреса
FEDC:0A98:0:0:0:0:7654:3210.
FEDC:0A98::7654:3210.
FEDC:A98::7654:3210.
0:0:0:0:0:FFFF:129.144.52.38
::FFFF:129.144.52.38.
Типы адресов
Unicast - индивидуальный адрес узла
010 ИдентификаИдентификаИдентификатор
реестра тор провайде- тор абонента
провайдеров ра
Идентификатор подсети
Идентификатор узла
 Global - основной тип адресов в Internet
 Link-local и Site-local - используются в сетях, не подключенных к
Internet
 Compatible - обеспечивают совместимость с адресами IPv4, IPX,
NSAP
IPv4-compatible- адрес
12 байт - нули
Multicast (one-to-many) - адрес набора узлов, каждому из которых
необходимо доставить сообщение; используются и для реализации широковещательного адреса
Anycast (one-to-nearest) - адрес набора узлов, одному из которых
необходимо доставить сообщение
используется при маршрутизации от источника (Source Routing)
синтаксически не отличим от адреса unicast
Глобальный агрегируемый адрес
3
Префикс
форм
а-та
(FP)
13
Агрегирование верхнего
уровня (TLA)
8
24
Агрегирование
следующего
уровня (NLA)
16
Агрегировани
е местного
уровня (SLA)
64
Идентификатор интерфейса
(Interface ID)
Префикс формата - 001
Префиксы уровней агрегирования:
 Top-Level Aggregation, TLA – идентифицирует самых крупных
провайдеров
 Next-Level Aggregation, NLA – идентифицирует сети более
мелких провайдеров
 Site-Level Aggregation, SLA – идентифицирует сети отдельных
абонентов
Идентификатор интерфейса (Interface ID) –
 совпадает с локальным адресом
 операция разделения сети на подсети не используется, так
как в этом нет необходимости
Формат пакета Ipv6
Основной заголовок IPv6
Заголовок маршрутизации
Routing
Заголовок фрагментации
Fragmentation
Заголовок аутентификации
Authentication
Заголовок системы безопасности
Encapsulation
Дополнительные данные
для узла получения
Destination Options
Пакет протокола верхнего уровня
Формат основного заголовка
40 байт
Версия
Длина
Приоритет
Метка потока
След.
Лимит переходов
заголовок
Адрес отправителя
(16 байт)
Адрес получателя
(16 байт)
Пример глобального агрегируемого адреса.
Префиксы провайдеров 48 бит:
3
13
8
FP
TLA
reserve
001
0000000001010
00000000
24
NLA
Для конечного абонента 80 бит:
16
64
SLA
Interface ID
11001001 01110100 00000101
Префикс провайдера 20:0А:00:С9:74:05/48
Пользователь
может
адресовать
более 65 000
сетей
В качестве адреса
узла:
-MAC-адрес
-ATM-адрес
-Телефонный номер
-IPv4-адрес
и т.п
Преобразование IPv6 в IPv4
Адрес IPv4 (4 байта)
00000000000…0000000000000
12 байт
Исходный адрес IPv6 (16 байт)
(IPv4-совместимый адрес IPv6)
Преобразование IPv4 в IPv6
Адрес IPv6 (16 байт)
(IPv4-отображенный адрес IPv6)
Адрес IPv6
0000…….00000000000 11111….11111
6 байт
5 байт
10 байт
Исходный адрес IPv4 (4 байта)
Снижение нагрузки на маршрутизаторы в Ipv6
Перенесение функций фрагментации с маршрутизаторов на
конечные узлы
Агрегирование адресов
уменьшение размера адресных таблиц маршрутизаторов
сокращение времени просмотра
снижение служебного трафика, создаваемого протоколами
маршрутизации.
Широкое использование маршрутизации от источника
(Source Routing
Отказ от обработки опциональных параметров заголовка
Использование в качестве номера узла его МАС-адреса
воды
Протокол IP решает задачу доставки сообщений между узлами составной сети. Он является дей
Важной особенностью протокола IP, является его способность выполнять динамическую фрагме
Максимальная длина IP-пакета составляет 65 535 байт. Заголовок обычно имеет длину 20 байт
Записи в таблицу маршрутизации могут поступать из разных источников:
1.В результате конфигурирования, программное обеспечение стека TCP/IP заносит в таблицу за
2. Администратор вручную заносит записи о специфических маршрутах и о маршруте по умолча
3. Протоколы маршрутизации автоматически заносят в таблицу динамические записи об имеющ
Эффективным средством структуризации IP-сетей являются маски, позволяющие
разделить одну сеть на несколько подсетей или объединить несколько сетей в одну.
В начале 90-х годов стек протоколов TCP/IP столкнулся с серьезными проблемами, которые
нельзя было решить без изменения формата IP-пакета и логики обработки полей заголовка
IP-пакетов. В результате сообщество Интернета решило создать новую версию протокола
IP (IPv6), выбрав в качестве основных целей модернизации создание масштабируемой
схемы адресации; повышение пропускной способности сети за счет сокращения работ,
выполняемых маршрутизаторами; предоставление гарантий качества транспортных услуг;
обеспечение защиты данных, передаваемых по сети.
Вопросы и задания
1. В чем проявляется ненадежность протокола IP?
2. Сравните таблицу моста или коммутатора с таблицей
маршрутизатора. Каким образом формируются эти таблицы? Какую
информацию содержат? От чего зависит их объем?
3. Рассмотрим маршрутизатор на магистрали Интернета. Какие записи
содержатся в поле адреса назначения его таблицы маршрутизации?
Варианты ответов:
номера всех сетей Интернета;
номера некоторых сетей Интернета;
номера некоторых сетей и полные адреса некоторых конечных
узлов Интернета, для которых определены специфические маршруты;
специальные адреса типа 127.0.0.0 или 255.255.255.255.
4. Сколько записей о маршрутах по умолчанию может включать таблица
маршрутизации?
5. Приведите примеры, когда может возникнуть необходимость в использовании
специфических маршрутов?
6. Передается ли в IP-пакете маска в тех случаях, когда маршрутизация
реализуется с использованием масок?
7. Какие преимущества дает технология CIDR? Что мешает ее широкому
внедрению?
8. Имеется ли связь между длиной префикса непрерывного пула IP-адресов и
числом адресов, входящих в этот пул?
9. Почему в записи о маршруте по умолчанию в качестве адреса сети назначения
часто указывается 0.0.0.0 с маской 0.0.0.0?
10. Какие элементы сети могут выполнять фрагментацию? Варианты ответов:
О только компьютеры;
только маршрутизаторы;
компьютеры, маршрутизаторы, мосты, коммутаторы;
компьютеры и маршрутизаторы.
11. Что произойдет, если при передаче пакета он был фрагментирован и один
из фрагментов не дошел до узла назначения после истечения тайм-аута?
Варианты ответов:
модуль IP узла-отправителя повторит передачу недошедшего фрагмента;
модуль IP узла-отправителя повторит передачу всего пакета, в
состав которого входил недошедший фрагмент;
модуль IP узла-получателя отбросит все полученные фрагменты
пакета, в котором потерялся один фрагмент, а модуль IP узлаотправителя не будет предпринимать никаких действий по
повторной передаче данного пакета.
12. Па рисунке показан компьютер с двумя сетевыми адаптерами, к которым подсое
14. Каково отношение администратора IРv6-сети к маскам? Варианты
ответов:
полностью игнорирует как ненужное средство;
использует при объединении подсетей;
использует при разделении на подсети;
использует и при объединении подсетей, и при разделении на подсети.
15. Верно ли утверждение, что широковещательная рассылка является частным
случаем групповой рассылки? Произвольной рассылки?
16. Может ли один сетевой интерфейс иметь одновременно несколько Шубадресов разных типов: уникальный адрес, адрес произвольной рассылки,
групповой адрес?