Теория администрирования сетей TCP/IP

      Однако, этим механизм взаимодействия приложений в рамках TCP/IP не исчерпывается. Дело в том, что кроме статически назначенных  существуют еще динамически назначаемые  сервисы.

      Динамически назначаемые номера портов TCP и UDP используются для того, чтобы можно было организовать обслуживание множества запросов по сети к одному сервису. Следовательно, должен быть механизм, который бы позволил распараллелить их обслуживание. Таким механизмом служит динамическое назначение портов. Происходит это назначение в момент установки соединения. Клиент, запрашивая обслуживание, обращается к сервису по номеру порта, но при этом сообщает, что принимать ответы он будет по номеру порта, отличному от сервиса. Таким образом, сервер может обслуживать запросы к одному и тому же порту, используя разные порты при ответе. Образующаяся при этом пара (IP-адрес, номер порта) называется сокетом (буквально "розетка"). Таким образом, можно сказать, что http-сервер для обслуживания использует сокет, например, 144.206.130.137;80, а клиент, который к нему обращается, сокет 144.206.130.138;8080.

5. Основные  принципы IP-маршрутизации

 

      Как уже было сказано, протокол IP не является протоколом, ориентированным на соединение. Следовательно, решение о направлении IP-пакета на тот или иной сетевой интерфейс принимается шлюзом в момент прохождения через него пакета. Данное решение принимается на основании таблицы маршрутов, которая имеется на каждом компьютере в сети.

      Введем  пример сети, на которой будем рассматривать  маршрутизацию пакетов (рисунок).

 

Рисунок - Пример фрагмента локальной сети 

      На  рисунке 2.21 изображены два фрагмента  подсетей (144.206.160.0 и 144.206.128.0) сети класса B (144.206.0.0). Машина с интерфейсами, которые имеют адреса 144.206.160.32 и 144.206.130.137 – это шлюз между двумя подсетями, а машина с адресом сетевого интерфейса 144.206.130.3 - это шлюз сети с другой сетью, которая подключена к Internet.

      Рассмотрим сначала путь пакета от машины с адресом 144.206.160.40 к машине с адресом 144.206.160.33. Прежде чем отправить пакет, модуль ARP проверит, существует ли соответствие между IP-адресом получателя и физическим адресом какого-либо интерфейса включенного в локальную сеть. В нашем случае такого соответствия еще нет, поэтому в сеть будет отправлен широковещательный запрос на получение физического адреса по заданному IP-адресу. В ответ машина 144.206.160.33 сообщит свой адрес, после чего пакет будет отправлен в сеть.

      Теперь  отправим пакет машине 144.206.130.138, которая  находится в другой подсети. В  этом случае, на широковещательный  запрос мы ответа не получим. Поэтому  в описании маршрутов пакетов  всегда есть IP-адрес, на который следует  отправлять пакеты по умолчанию, если нет другого способа их рассылки. Естественно, что это адрес шлюза, т.е. 144.206.160.32. Физический адрес этого интерфейса получают точно также, как описано выше.

      Шлюз, получив пакет, определяет, что это  не его адрес указан в IP-пакете. После этого IP-модуль шлюза принимает решение о дальнейшей отправке пакета. Происходит поиск нужного интерфейса и через него снова рассылается широковещательный запрос ARP. В нашем случае такой запрос вернет для IP-адреса 144.206.130.138 физический адрес машины и пакет будет отправлен по этому адресу.

      Если  пакет отправляется в Internet, то шлюз не найдет физического адреса машины, и будет вынужден воспользоваться  адресом рассылки по умолчанию. Таким  образом, пакет попадет на шлюз с  адресом 144.206.130.3, и затем будет отправлен далее.  

      Система маршрутизации основывается на таблице  маршрутов, которая определяет куда следует направлять пакет с данным IP-адресом.

      Маршрутизация бывает статической и динамической. При статической маршрутизации таблица маршрутов не изменяется. При данной маршрутизации администратору нужно только указать IP-адреса на каждом из сетевых интерфейсов, указать адрес шлюза по умолчанию и включить опцию пересылки пакетов с одного интерфейса на другой.

      Если  локальная сеть подключается к провайдеру, то дополнительно  необходимо получить IP-адрес от провайдера для внешнего интерфейса, т.е. интерфейса, который будет связывать сеть организации с адресом шлюза провайдера.

      При динамической маршрутизации таблица маршрутов автоматически изменяется на основе информации, получаемой из сети. Для организации динамической маршрутизации существуют протоколы двух типов внешних и внутренних.

      Внешние протоколы служат для обмена информацией о маршрутах между автономными системами (сетями). К внутренним протоколам относятся следующие протоколы: Routing Information Protocol (RIP), Shortest Path First (SPF) Open Shortest Path First (OSPF) и т.д.

      Протокол  RIP (Routing Information Protocol) предназначен для автоматического обновления таблицы маршрутов. При этом используется информация о состоянии сети, которая рассылается маршрутизаторами (routers). В соответствии с протоколом RIP любая машина может быть маршрутизатором. При этом все маршрутизаторы делятся на активные и пассивные. Активные маршрутизаторы сообщают о маршрутах, которые они поддерживают в сети. Пассивные маршрутизаторы читают эти широковещательные сообщения и исправляют свои таблицы маршрутов, но сами при этом информации в сеть не предоставляют. Обычно в качестве активных маршрутизаторов выступают шлюзы, а в качестве пассивных - обычные машины (hosts).

      В основу алгоритма маршрутизации  по протоколу RIP положена простая идея: чем больше шлюзов надо пройти пакету, тем больше времени требуется  для прохождения маршрута. При  обмене сообщениями маршрутизаторы сообщают в сеть IP-номер сети и число "прыжков" (hops), которое надо совершить, пользуясь данным маршрутом.

      Другой  подход - это учет времени отклика. На этом принципе построен, например, протокол OSPF. Кроме этого OSPF реализует еще  и идею лавинной маршрутизации. В RIP каждый маршрутизатор обменивается информацией только с соседями. В результате, информации о потере маршрута в сети, отстоящей на несколько hop'ов от локальной сети, будет получена с опозданием. Лавинная маршрутизация позволяет решить эту проблему за счет оповещения всех известных шлюзов об изменениях локального участка сети.

      Внутренние  протоколы служат для обмена информацией о маршрутах внутри автономной системы. К внешним протоколам относятся следующие:

      EGP (Exterior Gateway Protocol) предназначен для анонсирования сетей, которые доступны для автономных систем за пределами данной автономной системы. По данному протоколу шлюз одной системы передает шлюзу другой системы информацию о сетях, из которых она состоит. EGP не используется для оптимизации маршрутов. Считается, что этим должны заниматься протоколы внутренней маршрутизации.

      BGP (Protocol Gateway) - это протокол внешней маршрутизации, который появился позже EGP. В своих сообщениях он уже позволяет указать различные веса для маршрутов, и, таким образом, способствовать выбору наилучшего маршрута. Эти предпочтения устанавливаются администратором и потому иногда такую маршрутизацию называют политической маршрутизацией. Протокол BGP используют практически все российские крупные IP-провайдеры.

6.   Информационные сервисы  Internet

1. Система Доменных Имен

 

      Числовая  адресация удобна для машинной обработки  таблиц маршрутов, но не приемлема для  использования ее человеком. Для  облегчения взаимодействия в Интернет сначала стали использовать таблицы  соответствия числовых адресов именам машин. Эти таблицы хранятся в специальных файлах  hosts.

      В локальных сетях файлы hosts используются достаточно успешно до сих пор. Практически  все операционные системы от различных  клонов Unix до Windows поддерживают эту систему соответствия IP-адресов доменным именам.

      Однако  по мере роста сети стало затруднительным  держать большие списки имен на каждом компьютере. Для того, что бы решить эту проблему, была придумана DNS (Domain Name System).

      Система доменных адресов строится по иерархическому принципу. Корень в модели DNS называется "ROOT". Однако единого администрирования этого корня нет. Администрирование начинается с доменов верхнего, или первого, уровня. В 80-е годы были определены домены первого уровня: gov, mil, edu, com, net. Позднее, когда сеть перешагнула национальные границы США появились национальные домены типа: uk, jp, au, ch,

      Вслед за доменами верхнего уровня следуют  домены, определяющие либо регионы, либо организации. В настоящее время  практически любая организация может получить свой собственный домен второго уровня. Для этого только надо направить заявку провайдеру и получить уведомление о регистрации. Далее идут следующие уровни иерархии, которые могут быть закреплены либо за небольшими организациями, либо за подразделениями больших организаций.  

      Механизм  поиска IP-адреса, с использованием сервера доменных имен, выглядеть следующим образом:

1. Прикладная программа обращается к местному серверу доменных имен за IP-адресом, сообщая ему доменное имя.
2. Сервер определяет, что адрес не входит в данный домен и обращается за адресом сервера запрашиваемого домена к корневому серверу доменных имен.
3. Корневой сервер доменных имен сообщает местному серверу доменных имен адрес сервера доменных имен требуемого домена.
4. Местный сервер доменных имен запрашивает удаленный сервер на предмет разрешения запроса своего клиента (прикладной программы).
5. Удаленный сервер сообщает IP-адрес местному серверу.
6. Местный сервер сообщает IP-адрес прикладной программе.

 

      Для того чтобы получить зону надо отправить заявку в РосНИИРОС (ru-dns@RIPN.net), который отвечает за делегирование поддоменов в пределах домена ru. В заявке указывается адрес компьютера-сервера доменных имен, почтовый адрес администратора сервера, адрес организации и ряд другой информации.

      Если  у администратора домена ru нет причин для отказа в регистрации, то он разрешает  запуск сервера для тестирования. Если ваш сервер уже запущен, то это  сообщение вы просто примете к  сведению, если нет, то нужно срочно, обычно в течении 2-х часов настроить и запустить сервер (вообще-то, запускать надо сразу как только решили отправлять заявку).

      Для организации домена необходимо иметь primary server и, как минимум, один secondary server. Primary server создается на компьютере, который входит в описываемый домен и управляется администратором домена.

      Secondary server - это дублирующий сервер зоны. Он также способен отвечать на запросы прикладных программ и других серверов, как и primary server. Главное отличие от primary server заключается в том, что secondary server не имеет своей базы данных зоны (поддомена), а копирует ее с primary server в момент своего запуска и затем заботится о поддержке соответствия между скопированной базой данных и базой данных primary server в соответствии с настройками последнего. С точки зрения надежности secondary server лучше всего размещать у провайдера.

7. Электронная почта в Internet

 

      Электронная почта - один из важнейших информационных ресурсов Internet. Для работы электронной почты в Internet разработан специальный протокол SMTP (Simple Mail Transfer Protocol), который является протоколом прикладного уровня и использует транспортный протокол TCP. Однако совместно с этим протоколом используется и UUCP (Unix-Unix-CoPy), который хорошо подходит для использования телефонных линий связи.

      Разница между SMTP и UUCP заключается в том, что при использовании первого  протокола почтовая программа пытается найти машину-получателя почты и  установить с ней взаимодействие в режиме on-line для того, чтобы передать почту в ее почтовый ящик. В случае использования SMTP почта достигает почтового ящика получателя за считанные минуты. При использовании UUCP почта передается по принципу "stop-go", т.е. почтовое сообщение передается по цепочке почтовых серверов от одной машины к другой пока не достигнет машины-получателя или не будет отвергнуто по причине отсутствия абонента-получателя. С одной стороны, UUCP позволяет доставлять почту по плохим телефонным каналам, т.к. не требуется поддерживать линию в течении времени доставки от отправителя к получателю.

      В целом же общие рекомендации таковы: если имеется возможность надежно  работать в режиме on-line и это является нормой, то следует настраивать почту  для работы по протоколу SMTP, если линии  связи плохие или on-line используется чрезвычайно редко, то лучше использовать UUCP.  

      Почтовый  адрес.

      Основой любой почтовой службы является система  адресов. В Internet принята система  почтовых адресов, которая базируется на доменном адресе машины, подключенной к сети. Например, для пользователя paul машины с адресом polyn.net.kiae.su почтовый адрес будет выглядеть как: