Форматы блоков данных локальных и глобальных сетей
При движении блока данных с верхнего (7) уровня вниз и его преобразования в соответствии с указанной процедурой обычно используют ряд специальных названий, присваиваемых этим блокам на определенных уровнях. Так, блок данных уровня 7 называют сообщением, блоки данных уровней 7-5 - гипертекстом, блок уровня 4 - сегментом, блок уровня 3 - пакетом, блок уровня 2 - кадроми блок уровня 1 - двоичной последовательностью.
Ясно, что и блоки данных, с которыми работают ЛС, зависят от того уровня, на котором работает сеть. Так, IP-сеть (уровень 3) работает с пакетами, а сеть Ethernet (уровень 2) работа- ет с кадрами.
Блоки данных, с которыми работают ГлС, отличаются от упомянутых на только структу-рой, т.к. созданы другими протоколами (технологиями), но и названиями. Типы блоков дан- ных ЛС и ГлС перечислены ниже:
- блок данных (data unit) - базовый термин, означающий блок информации;
- сообщение(message) - блок данных уровня 7, формируемый пользовательским приложением на уровне 7;
- гипертекст(hypertext) - блок данных уровня 7-5, формируемый протоколом HTTP;
- сегмент(segment) - блок данных уровня 4, формируемый транспортным протоколом (TCP, SPX);
- пакет(packet) - блок данных уровня 3 фиксированной структуры, формируемый сетевым протоколом (IP, IPX);
- дейтаграмма(datagram) - пакет, формируемый сетевым протоколом (IP, IPX), передается на сетевом уровне;
- кадр(frame) - блок данных уровня 2 фиксированной структуры, формируемый протоколами ЛС (IEEE 802.3-802.6) или протоколами ГлС (типа LAPx);
- ячейка(cell) - блок данных уровня 2-3 фиксированного размера и структуры (напр., ячейка ATM - 53 байта), формируется протоколом ГлС ATM (не вписывается полностью в модель OSI);
- фрейм(frame) - двумерный логический блок данных (матрица) уровня 1 фиксированного размера и структуры, формируется каналообразующими механизмами технологий PDH и SDH, преобразуется в одномерный физический блок данных уровня 1 для следования по среде передачи (не подчиняется модели OSI);
- двоичная последовательность(bit/byte flow) - поток физических блоков данных уровня 1, используемый при передаче по физической среде (не вписывается полностью в модель OSI).
Мультиплексирование, инкапсуляция и сегментация данных
Структура сообщений, гипертекстов, сегментов, пакетов и кадров определяется уровневыми протоколами, а при движении этих блоков данных вниз они последовательно помещаются (инкапсулируются) в информационное поле (поле данных) протокола нижнего уровня.
Так гипертекст, созданный протоколом передачи гипертекста HTTP на уровнях 7-5, ин- капсулируется в поле данных сегмента, созданного протоколом TCP на уровне 4. Сегмент затем инкапсулируется в поле IP-данных, созданное протоколом IP в пакете на уровне 3. Затем пакет инкапсулируется в поле данных, созданное протоколом Ethernet в кадре на уровне 2.
Если поле данных нижнего уровня, в которое д.б. инкапсулирован блок данных верхнего уровня, недостаточно велико для его размещения, то протокол нижнего уровня должен иметь возможность сегментации(разбиения на части) блока данных и инкапсуляции его но частям (с возможностью его последующей сборки (реассемблироваиия) при движении вверх но стеку протоколов).
Блоки данных, сформированные на уровнях 7-5, м.б. мультиплексированына уровне 4 в единый сегмент для увеличения эффективности использования соединений, созданных на транспортном и сетевом уровнях.
Сетевые адреса
В сети существуют два типа адресов:
- физические адреса - МАС-адреса - 6-байтные адреса уровня звена данных 2 (МАС-подуровня), которые используются для передачи кадров;
- логические адреса - IP-адреса - 4-байтные (IPv4), или 6-байтные (IPv6) адреса уровня 3, которые м.б. статическими (неизменяемыми) и динамическими (изменяемыми) и используются для передачи пакета/дейтаграммы на уровне 3.
Различают также два типа пространства адресов:
- линейное пространство адресов - пространство, состоящее из одной адресной группы с последовательной нумерацией членов группы (примером м.б. пространство MAC- адресов);
- иерархическое пространство адресов - пространство, состоящее из многих адресных групп, организованных по иерархическому принципу последовательного сужения группы поиска до одного искомого адреса. Эта организация адресов более прогрессивна, чем линейная, она используется для IP-адресации.
МАС-адресация
МАС-адрес, определяющий адрес устройства на уровне 2, "прошит" в ПЗУ сетевого адаптера/карты, устанавливаемой в ПК. Для уникальности адресов, требуемой при идентификации, первые три байта МАС-адреса (три 16-ричные пары цифр, например, 00-80-2С) определяют официально зарегистрированного производителя. Эта часть, или OUI(Organizationally Unique ID), служит идентификатором организации. Следующие три байта (три другие 16-ричные пары цифр, например, 00-19-20) определяют серийный номер изделия(SN). В качестве адреса назначения (DA) при этом может использоваться:
- общий(broadcast) адрес, или широковещатепьный адрес, или адрес бродкастинга, с 16-ричным кодом FF-FF-FF, используемый для рассыпки кадров всем узлам/станциям;
- групповой(multicast) адрес, или адрес мупьтикастинга, с 16-ричным кодом 00-00-01 (1 в самом младшем адресном бите);
- единичный(unicast) адрес, или адрес уникастинга, который может иметь любую допустимую комбинацию бит.
МАС-адрсс известен также как: физический адрес, Ethernet-адрес, адрес звена передачи данных (или адрес уровня 2), аппаратный адрес и встроенный адрес.
IP-адресация
IP-адреса определяют адреса устройств на сетевом уровне. Эти адреса логические, построены по иерархическому принципу и обрабатываются маршрутизаторами. Конечные системы ES требуют по одному сетевому адресу на одно физическое сетевое соединение для каждого поддерживаемого протокола сетевого уровня. Если, например, маршрутизатор имеет три интерфейса (точки соединения), каждый из которых поддерживает два сетевых протокола (TCP/IP и AppleTalk), то этот маршрутизатор должен иметь шесть (3x2=6) сетевых адресов. ПК и серве-
ры (в общем случае хосты) могут иметь как один, так и (хотя и редко) несколько сетевых интерфейсов, т.е. точек подключения к сети (такой хост носит название "multihomed host").
Длина IP-адреса для версии IPv4 - 32 бита или 4 байта, а сам адрес представлен группой соответствующих им 4 десятичных чисел, например, 128.1.1.1, где первое число 128 указывает на класс сети - В ( их всего четыре: А, В, С, D), а остальные - на адрес сети, подсети и хоста. Более подробно IP-адресация описана в Главе 12.
Кроме цифрового IP-адреса, атрибутом сетевого устройства может служить имя, однозначно соответствующее цифровому адресу и используемое для удобства (например, в Интернете). Для преобразования имени домена в его IP-адрес используется протокол: система доменных имен(DNS).