Устройство Интернета» (Москва

Устройство
Интернета
Часть 1
Артемий Ломов
RU-CENTER
artemy@lomov.ru
Москва — Якутск
11.10.2012
1964
DARPA создает систему NORAD —
первую национальную компьютерную
сеть военно-стратегического
назначения
DARPA — Defense Advanced Research Projects Agency,
www.darpa.mil
NORAD — North American Aerospace Defense Command
Проблема
Система ненадежна — если вывести
из строя ее центральный узел,
то откажет вся сеть
1969
Создается сеть ARPAnet, в основе
которой — децентрализация,
пакетная передача данных
и динамическая маршрутизация
ARPAnet — Advanced Research Projects Agency network
1980-е
ARPAnet становится гражданской
и постепенно вытесняется
сетью NSFnet
DARPA создает закрытую военную
сеть Milnet
NSF — National Science Foundation, www.nsf.gov
NSFnet — National Science Foundation network
Milnet — Military network
1980-е
К NSFnet подключаются
национальные сети других государств
Возникает Интернет в нынешнем
понимании, формируются
современные нам технические
решения
Межсетевое взаимодействие
LAN — Local Area
Network
WAN — Wide Area
Network
ISDN — Integrated
Services Digital
Network
FDDI — Fiber
Distributed Data
Interface
Сети объединяются
маршрутизаторами
Интернет — сеть сетей
internetworking — межсетевое
взаимодействие
internet — тип сетей, строящихся
на основе принципов межсетевого
взаимодействия
Internet — имя собственное,
общеизвестная сеть мирового
масштаба
Компьютерная сеть —
система, создаваемая
путем физического
соединения двух или
более вычислительных
машин или устройств
между собой с целью
взаимного обмена
информацией
Протокол —
набор правил и соглашений,
описывающий, каким
образом должен
производиться обмен
информацией
Протоколы, используемые в компьютерных сетях
и в Интернете, описываются в RFC — Requests For
Comments, www.ietf.org/rfc.html
ISO OSI —
стандартная эталонная модель,
описывающая взаимодействие
открытых систем, состоит из семи
основных уровней
ISO — International Organization for Standardization,
www.iso.org
OSI — Open Systems Interconnection
Система 2
Прикладной
Прикладной
Представительский
Представительский
Сеансовый
Сеансовый
Транспортный
Транспортный
Пакеты
Сетевой
Сетевой
Кадры
Канальный
Канальный
Биты
Физический
Физический
Сообщения
Сегменты
горизонтальное взаимодействие
протоколы
вертикальное взаимодействие
интерфейсы
Система 1
Прикладной
Представительский
Сеансовый
Транспортный
Сетевой
Канальный
Физический
Обеспечивает
возможность
взаимодействия с сетью
для пользовательских
приложений
Оперирует
завершенными целевыми
сообщениями
Прикладной
Представительский
Сеансовый
Транспортный
Сетевой
Канальный
Физический
Обеспечивает
преобразование
форматов,
перекодировку,
шифровку/дешифровку,
сжатие/распаковку
Оперирует
преобразованными
сообщениями
Прикладной
Представительский
Сеансовый
Транспортный
Сетевой
Канальный
Физический
Обеспечивает
установление,
поддержание
и завершение
сеанса связи,
авторизацию
и аутентификацию
Оперирует сообщениями
Прикладной
Представительский
Сеансовый
Транспортный
Сетевой
Канальный
Физический
Обеспечивает
надежную передачу
данных от отправителя
к получателю
Оперирует сегментами
Прикладной
Представительский
Сеансовый
Транспортный
Сетевой
Обеспечивает
определение пути
передачи данных,
назначение оптимальных
маршрутов, отслеживание
неполадок в сети,
логическую адресацию
сетевых узлов
Оперирует пакетами
Канальный
Физический
Прикладной
Представительский
Сеансовый
Транспортный
Сетевой
Канальный
Физический
Обеспечивает исправную
передачу данных
по каналу связи,
управление доступом
к физической среде
передачи
Оперирует кадрами
Прикладной
Представительский
Сеансовый
Транспортный
Сетевой
Канальный
Физический
Обеспечивает передачу
цифрового сигнала
по электрическому
или оптическому кабелю
или радиоэфиру
Оперирует битами
данных
Компьютер
Компьютер
Прикладной
Прикладной
Представительский
Представительский
Сеансовый
Сеансовый
Транспортный
Транспортный
Сетевой
Сетевой
Канальный
Физический
Кабель,
повторитель,
концентратор
Физический
Канальный
Физический
Компьютер
Компьютер
Прикладной
Прикладной
Представительский
Представительский
Сеансовый
Сеансовый
Транспортный
Транспортный
Сетевой
Коммутатор
Сетевой
Канальный
Канальный
Канальный
Физический
Физический
Физический
Компьютер
Компьютер
Прикладной
Прикладной
Представительский
Представительский
Сеансовый
Сеансовый
Транспортный
Маршрутизатор
Транспортный
Сетевой
Сетевой
Сетевой
Канальный
Канальный
Канальный
Физический
Физический
Физический
Компьютер
Компьютер
Прикладной
Прикладной
Представительский
Представительский
Сеансовый
Шлюз
Сеансовый
Транспортный
Транспортный
Транспортный
Сетевой
Сетевой
Сетевой
Канальный
Канальный
Канальный
Физический
Физический
Физический
Реализация в Интернете
Технологическая основа
Интернета — стек протоколов TCP/IP
Это не два протокола,
а развивающееся семейство
из множества протоколов
TCP — Transmission Control Protocol
IP — Internet Protocol
Понятие стека
Уровни модели OSI
Уровни TCP/IP
Прикладной
Представительский
Прикладной
Сеансовый
Транспортный
Транспортный
Сетевой
Межсетевой
Канальный
Физический
Сетевого
интерфейса
Прикладное,
пользовательское
программное
обеспечение
Прикладной
Транспортный
Межсетевой
Сетевого
интерфейса
Системное программное
обеспечение
Микропрограммное
обеспечение («прошивки»
устройств)
Прикладной
Транспортный
Межсетевой
Сетевого
интерфейса
Микропрограммное
обеспечение («прошивки»
устройств)
Прикладной
Аппаратное обеспечение
Транспортный
Межсетевой
Сетевого
интерфейса
HTTP — HyperText Transfer Protocol
SNMP — Simple Network Management Protocol
FTP — File Transfer Protocol
SMTP — Simple Mail Transfer Protocol
TFTP — Trivial FTP
UDP — User Datagram Protocol
ICMP — Internet Control Message Protocol
RIP — Routing Information Protocol
OSPF — Open Shortest Path First
ARP — Address Resolution Protocol
SLIP — Serial Line Internet Protocol
PPP — Point-to-Point Protocol
Уровень сетевого интерфейса
от
до
Межсетевой уровень
Основа — протокол IP,
использующийся для адресации
и маршрутизации
Каждый узел Интернета
идентифицируется глобальноуникальным IP-адресом
IP-адрес
IPv4
01010111111110101111101100001011
Всего возможно
232 = 4 294 967 296 адресов
IP-адрес
IPv6
Используется 128 разрядов
Всего возможно
2128 ≈ 3,4·1038 адресов
IPv4
против
IPv6
Нотация IPv4-адресов
01010111 11111010 11111011 00001011
87.250.251.11
Нотация IPv6-адресов
2001:0db8:11a3:09d7:1f34:8a2e:07a0:765d
2001:0db8:0000:0000:0000:0000:ae21:ad12
2001:0db8::ae21:ad12
Разбиение на подсети
192.168.44.44/24
IP-адрес
11000000 10101000 00101100 00101100
Маска подсети
11111111 11111111 11111111 00000000
CIDR — Classless Inter-Domain Routing
Разбиение на подсети
192.168.44.44/24
Сеть
192.168.44.0/24
Диапазон адресов
192.168.44.1 — 192.168.44.254
Широковещательный адрес
192.168.44.255
Иерархия адресов IPv6
2001:0db8:11a3:09d7:1f34:8a2e:07a0:765d
Первые 48 бит —
глобальный идентификатор сети
Следующие 16 бит
определяют подсеть
Завершающие 64 бита
идентифицируют хост
Частные IPv4-адреса
10.0.0.0/8
(10.0.0.0 — 10.255.255.255)
172.16.0.0/12
(172.16.0.0 — 172.31.255.255)
192.168.0.0/16
(192.168.0.0 — 192.168.255.255)
127.0.0.0 — 127.255.255.255
(петлевой интерфейс)
Частные IPv6-адреса
fc00::/7
и
::1
(петлевой интерфейс)
NAT
Внешний IP-адрес: 194.85.198.19
Внутренний IP-адрес: 192.168.0.1
NAT — Network Address
Translation
Спасибо
за внимание!
Вопросы?
Артемий Ломов
RU-CENTER
artemy@lomov.ru
Москва — Якутск
11.10.2012