С. Ф. Маслович, А. Б. Демуськов компьютерные сети: организация подсетей и маршрутизация


НазваниеС. Ф. Маслович, А. Б. Демуськов компьютерные сети: организация подсетей и маршрутизация
страница1/4
Дата публикации17.09.2014
Размер0.49 Mb.
ТипЛитература
referatdb.ru > Информатика > Литература
  1   2   3   4


Министерство образования Республики Беларусь
Учреждение образования
«Гомельский государственный университет
имени Франциска Скорины»


С.Ф. МАСЛОВИЧ, А.Б. ДЕМУСЬКОВ

КОМПЬЮТЕРНЫЕ СЕТИ:

ОРГАНИЗАЦИЯ ПОДСЕТЕЙ И МАРШРУТИЗАЦИЯ
Практическое руководство

для студентов специальностей:

1–40 01 01 Программное обеспечение информационных технологий; 1-31 03 03-01 Прикладная математика (научно-производственная деятельность); 1-31 03 03-02 Прикладная математика (научно-педагогическая деятельность)

Гомель 2014

УДК 004.7 (076.5)

ББК  32.973.202я81

Д

315




Рецензенты:

кандидат технических наук, доцент Е.И. Жогаль;

кандидат физико-математических наук, зав. кафедрой ВМиП Д.С. Кузьменков;





Рекомендовано к изданию научно-методическим советом учреждения образования «Гомельский государственный университет имени Франциска Скорины»





^ Маслович С.Ф.

Д315


Компьютерные сети: организация подсетей и маршрутизация: практическое руководство / С.Ф. Маслович, А.Б. Демуськов; Министерство образования РБ, Гомельский государственный университет им. Ф. Скорины.– Гомель: ГГУ им. Ф.Скорины, 2014. – 44 с.

ISBN 978-985-439-704-7


Практическое руководство включает в себя условия лабораторных работ и необходимые для их выполнения краткие теоретические сведения.

Практическое руководство адресовано студентам специальностей 1–40 01 01 Программное обеспечение информационных технологий, 1-31 03 03-01 Прикладная математика (научно-производственная деятельность), 1-31 03 03-02 Прикладная математика (научно-педагогическая деятельность).
УДК 004.732(076)

ББК  32.973.202я81

ISBN 978-985-439-704-7 © С.Ф. Маслович, А.Б. Демуськов 2014

© УО «Гомельский государственный

университет им. Ф. Скорины», 2014

Содержание

4 Службы разрешения адресов 16

Литература 28

Введение

Целью практического руководства является оказание помощи студентам в освоении теории и практики проектирования и построения локальных вычислительных сетей. В пособие включены теоретические сведения, вопросы для самоконтроля, а также задания к лабораторным работам.

Выполнение лабораторных работ включает:

  • постановку задачи в соответствии с темой лабораторной работы и согласование ее с преподавателем;

  • усвоение студентами необходимого теоретического материала по теме лабораторной работы;

Структура отчета по лабораторной работе включает:

1  Тема лабораторной работы.

2 Цель работы.

3 Постановка задачи.

4 Ход выполнения работы.

5   Распечатка отчета.

8   Выводы.

Практическое руководство адресовано студентам специальности: 1–40 01 01 Программное обеспечение информационных технологий, 1-31 03 03-01 Прикладная математика (научно-производственная деятельность), 1-31 03 03-02 Прикладная математика (научно-педагогическая деятельность)

^ 1 Организация подсетей

При наличии в сети большого числа географически удаленных друг от друга компьютеров имеет смысл разделить большую сеть на более мелкие сети, связанные маршрутизаторами. В результате можно получить следующие преимущества:

  • Снижение сетевого трафика. Без надежных маршрутизаторов трафик пакетов может замедлить работу всей сети вплоть до полной остановки. При наличии маршрутизаторов большая часть трафика остается в локальной сети и только пакеты, предназначенные для других сетей, будут проходить через маршрутизатор.

  • Оптимизация производительности сети - результат снижения сетевого трафика.

  • Упрощение управления сетью. Намного легче обнаружить и устранить проблему в группе связанных между собой маленьких сетей, чем в одной гигантской сети.

  • Возможность более легко охватить большие географические расстояния, поскольку связи локальной сети значительно быстрее и дешевле, чем связи глобальной. В единственной огромной сети, охватывающей большие расстояния, могут возникать проблемы по всем аспектам, упомянутым выше. Соединение множества небольших сетей делает работу всей системы более эффективной.

Таковы положительные стороны выделения подсетей. Первые разработчики протокола IP предполагали, что Internet будет состоять только из десятков сетей и сотен хост-узлов. В их схеме адресации использовался сетевой адрес для каждой физической сети.

Такая схема и непредвиденный рост Internet вызвали ряд проблем. Одна из них заключается в том, что единственный сетевой адрес может обозначать множество физических сетей. Любая организация может запросить индивидуальные сетевые адреса для всех своих физических сетей, и если бы такие адреса присваивались, их могло бы не хватить для всех.

Другая проблема связана с маршрутизаторами. Если бы каждый маршрутизатор Internet должен был знать все существующие физические сети, таблицы маршрутизации стали бы практически необозримыми. Затраты на управление такими таблицами превысили бы допустимые пределы, а общие физические затраты маршрутизации (циклы CPU, пространство диска и т.д.) оказались бы непомерно большими. Помимо всего прочего, мог опасно возрасти сетевой трафик, так как маршрутизаторы постоянно обмениваются между собой информацией о маршрутизации. Некоторые из этих проблем отражены на рисунке 1



Рисунок 1 – Проблемы связанные с тем, что каждая физическая сеть имеет индивидуальный адрес

Выделение подсети - свойство программного обеспечения TCP/IP, позволяющее разделить единственную сеть IP на более мелкие логические подсети путем использования основной части адреса IP для создания адреса подсети.

Выделение подсетей - порождение новых сетей, акт создания маленьких подсетей из одной большой родительской сети. В результате организация, имеющая единственный сетевой адрес, может улучить адрес подсети для каждой физической сети. Каждая подсеть остается частью общего адреса и в то же время имеет дополнительный идентификатор, который обозначает ее индивидуальный номер и называется номером подсети.

Такой метод решает многие проблемы адресации. Во-первых, организация, имеющая множество физических сетей и единственный сетевой номер, может решить проблему путем создания подсетей. Во-вторых, поскольку выделение подсети позволяет сгруппировать множество физических сетей, требуется меньшее число вхождений в таблицу маршрутизации, что значительно снижает расходы сетевых ресурсов. И наконец, все это, вместе взятое, значительно повышает эффективность работы сети.

Очень редко в локальную вычислительную сеть входит более 100-200 узлов: даже если взять сеть с большим количеством узлов, многие сетевые среды накладывают ограничения, например, в 1024 узла. Исходя из этого, целесообразность использования сетей класса А и В весьма сомнительна. Да и использование класса С для сетей, состоящих из 20-30 узлов, тоже является расточительством.

Для решения этих проблем в двухуровневую иерархию IP-адресов (сеть - узел) была введена новая составляющая - подсеть. Идея заключается в "заимствовании" нескольких битов из узловой части адреса для определения подсети.

Полный префикс сети, состоящий из сетевого префикса и номера подсети, получил название расширенного сетевого префикса. Двоичное число, и его десятичный эквивалент, содержащее единицы в разрядах, относящихся к расширенному сетевому префиксу, а в остальных разрядах - нули, назвали маской подсети.

Но маску в десятичном представлении удобно использовать лишь тогда, когда расширенный сетевой префикс заканчивается на границе октетов, в других случаях ее расшифровать сложнее. Допустим, что в примере в таблице 1 мы хотели бы для подсети использовать не 8 бит, а десять. Тогда в последнем (4-ом) октете мы имели бы не нули, а число 11000000. В десятичном представлении получаем 255.255.255.192. Очевидно, что такое представление не очень удобно. В наше время чаще используют обозначение вида "/xx", где хх - количество бит в расширенном сетевом префиксе. Таким образом, вместо указания: "144.144.19.22 с маской 255.255.255.192", мы можем записать: 144.144.19.22/26. Как видно, такое представление более компактно и понятно. Номер подсети в нашем случае будет: 144.144.19.0.

Таблица 1 – Пример подсети с маской







Сетевой префикс

подсеть

узел

IP

адрес

144.144.19.22

10010000

10010000

00010011

00

010110

Маска

255.255.255.192

11111111

11111111

11111111

11

000000

Broadcast

144.144.19.63

10010000

10010000

00010011

00

111111

Широковещательный адрес подсети (BROADCAST) позволяет обращаться ко всем узлам подсети и содержит '1' во всех разрядах номера узла (двоичное представление).

Для определения адреса необходимо:

- записать номер подсети;

- записать '1' во всех разрядах полей двоичного номера узла, ориентируясь по маскируемым разрядам маски подсети.

Вопросы для самоконтроля

  1. Почему не рекомендуется использовать классы адресов при структуризации сети?

  2. Как решается проблема структуризации сети?

  3. Расшифруйте эту надпись: 144.144.19.22/26.

  4. Что такое широковещательный адрес подсети?

  5. Опишите порядок его определения.

2 Структуризация сети масками одинаковой длины

Алгоритм маршрутизации усложняется, когда в систему адресации узлов вносятся дополнительные элементы - маски. В чем же причина отказа от хорошо себя зарекомендовавшего в течение многих лет метода адресации, основанного на классах? Таких причин несколько, и одна из них - потребность в структуризации сетей.

Часто администраторы сетей испытывают неудобства из-за того, что количество централизованно выделенных им номеров сетей недостаточно для того, чтобы структурировать сеть надлежащим образом, например разместить все слабо взаимодействующие компьютеры по разным сетям. В такой ситуации возможны два пути. Первый из них связан с получением от InterNIC (поставщика услуг Internet) дополнительных номеров сетей. Второй способ, употребляющийся чаще, связан с использованием технологии масок, которая позволяет разделять одну сеть на несколько сетей.

Допустим, администратор получил в свое распоряжение адрес класса В: 129.44.0.0. Он может организовать сеть с большим числом узлов, номера которых брать из диапазона 0.0.0.1-0.0.255.254. Всего получается 216 - 2 адреса (с учетом того, что адреса из одних нулей и одних единиц имеют специальное назначение и не годятся для адресации узлов). Однако ему не нужна одна большая неструктурированная сеть, производственная необходимость диктует администратору другое решение, в соответствии с которым сеть должна быть разделена на три отдельных подсети, при этом трафик в каждой подсети должен быть надежно локализован. Это позволит легче диагностировать сеть и проводить в каждой из подсетей особую политику безопасности. (Заметим, что разделение большой сети с помощью масок имеет еще одно преимущество — оно позволяет скрыть внутреннюю структуру сети предприятия от внешнего наблюдения и тем самым повысить ее безопасность.)

Ниже показано разделение всего полученного администратором адресного диапазона на 4 равные части — каждая по 214 адресов. При этом число разрядов, доступное для нумерации узлов, уменьшилось на два бита, а префикс (номер) каждой из четырех сетей стал длиннее на два бита. Следовательно, каждый из четырех диапазонов можно записать в виде IP-адреса с маской, состоящей из 18 единиц, или в десятичной нотации — 255.255.192.0.

129.44.0.0/18 (10000001 00101100 00000000 00000000)

129.44.64.0/18 (10000001 00101100 01000000 00000000)

129.44.128.0/18 (10000001 00101100 10000000 00000000)

129.44.192.0/18 (10000001 00101100 11000000 00000000)

Из приведенных записей видно, что администратор получает возможность использовать для нумерации подсетей два дополнительных бита (выделенных жирным шрифтом). Именно это позволяет ему сделать из одной централизованно выделенной сети четыре, в данном примере это 129.44.0.0/18, 129.44.64.0/18, 129.44.128.0/18, 129.44.192.0/18.

Пример сети, построенной путем деления на 4 сети равного размера, показан на рисунке 1.2. Весь трафик во внутреннюю сеть 129.44.0.0, направляемый из внешней сети, поступает через маршрутизатор R1. В целях структуризации информационных потоков во внутренней сети установлен дополнительный маршрутизатор R2. Каждая из вновь образованных сетей 129.44.0.0/18, 129.44.64.0/18, 129.44.128.0/18 и 129.44.192.0/18 подключена к соответственно сконфигурированным портам внутреннего маршрутизатора R2.

Извне сеть по-прежнему выглядит, как единая сеть класса В. Однако поступающий в сеть общий трафик разделяется локальным маршрутизатором R2 между четырьмя сетями. В условиях, когда механизм классов не действует, маршрутизатор должен иметь другое средство, которое позволило бы ему определять, какая часть 32-разрядного числа, помещенного в поле «Адрес назначения», является номером сети.



Рисунок 2 – Маршрутизация с использованием масок одинаковой длины

Именно этой цели служит дополнительное поле маски, включенное в таблицу маршрутизации (таблица 2).

Таблица 2 – Таблица маршрутизатора R2 в сети с масками одинаковой длины

Адрес

назначения


Маска

Адрес следующего маршрутизатора

Адрес

порта

Расстояние

129.44.0.0

255.255.192.0

129.44.0.1

129.44.192.2

Подключена

129.44.64.0

255.255.192.0

129.44.64.7

129.44.64.7

Подключена

129.44.128.0

255.255.192.0

129.44.128.5

129.44.128.5

Подключена

129.44.192.0

255.255.192.0

129.44.192.1

129.44.192.1

Подключена

0.0.0.0

0.0.0.0

129.44.192.2

129.44.192.1

-

129.44.128.15

255.255.255.255

129.44.64.8

129.44.64.7

-

Первые четыре записи в таблице соответствуют внутренним подсетям, непосредственно подключенным к портам маршрутизатора R2.

Запись 0.0.0.0 с маской 0.0.0.0 соответствует маршруту по умолчанию. Последняя запись определяет специфический маршрут к узлу 129.44.128.15. В тех строках таблицы, в которых в качестве адреса назначения указан полный IP-адрес узла, маска имеет значение 255.255.255.255. В отличие от всех других узлов сети 129.44.128.0, к которым пакеты поступают с интерфейса 129.44.128.5 маршрутизатора R2, к данному узлу они будит приходить через маршрутизатор R3.

Лабораторная работа

Цель: Структуризация внутренней сети с помощью маски постоянной длины на примере IP-адреса класса.

Материалы и оборудование: персональный компьютер с установленной программой «Net_Lab_1».

Ход выполнения:

  1. В программе Net_Lab_1 выбрать вариант (по указания преподавателя).

  2. Согласно выбранному варианту реализовывать последовательное выполнение следующих заданий:

  • организовать заданное число подсетей с учетом вырожденной сети, используя маску подсети постоянной длины;

  • организовать подсети с заданным числом узлов, используя маску подсети постоянной длины;

  • разделить сеть на три подсети (без учета вырожденной сети, соединяющей М1 и М2) с помощью масок переменной длины. При этом для каждой из подсетей выделить заданное количество адресов.

Пример выполнения задания лабораторной работы приведен в Приложении А.

      1. ^ Структуризация сети масками переменной длины

Во многих случаях более эффективным является разбиение сети на подсети разного размера. В частности, для подсети, которая связывает два маршрутизатора по двухточечной схеме, даже количество адресов сети класса С явно является избыточным.

Рассмотрим другой пример распределения того же адресного пространства 129.44.0.0/16, что и в предыдущем примере.

129.44.0.0/17 (10000001 00101100 00000000 00000000)

129.44.128.0/18 (10000001 00101100 10000000 00000000)

129.44.192.0/29 (10000001 00101100 11000000 00000000)

129.44.224.0/19 (10000001 00101100 11000000 00000000)

Здесь половина из имеющихся адресов (215) отведена для создания сети с адресом 129.44.0.0 и маской 255.255.128.0. Следующая порция адресов, составляющая четверть всего адресного пространства (214), назначена для сети 129.44.128.0 с маской 255.255.192.0.

Далее в пространстве адресов был «вырезан» небольшой фрагмент для создания сети, предназначенной для связывания внутреннего маршрутизатора R2 с внешним маршрутизатором R1.

Для нумерации узлов в такой вырожденной сети достаточно отвести два двоичных разряда.

Из четырех возможных комбинаций номеров узлов: 00, 01, 10 и 11 два номера имеют специальное назначение и не могут быть присвоены узлам, но оставшиеся два 10 и 01 позволяют адресовать порты маршрутизаторов.

Поле номера узла в таком случае имеет два двоичных разряда, маска в десятичной нотации имеет вид 255.255.255.252, а номер сети, как видно из рисунка, равен 129.44.192.0.

Оставшееся адресное пространство администратор может «нарезать» на разное количество сетей разного объема в зависимости от своих потребностей.

Из ос­тавшегося пула (214 - 4) адресов администратор может образовать еще одну дос­таточно большую сеть с числом узлов 213.

При этом свободными останутся почти столько же адресов (213 - 4), которые также могут быть использованы для создания новых сетей.

К примеру, из этого «остатка» можно образовать 31 сеть, каж­дая из которых равна размеру сети класса С, и к тому же еще несколько сетей меньшего размера.

Ясно, что разбиение может быть другим, но в любом случае с помощью масок переменного размера администратор имеет больше возможно­стей рационально использовать все имеющиеся у него адреса.

Рисунок 3 – Структуризация сети масками переменной длины

Таблица 3 – Таблица маршрутизатора R2 в сети с масками переменной длины

Адрес

назначения

Маска

Адрес

следующего маршрутизатора

Адрес

порта

Расстояние

129.44.0.0

255.255.128.0

129.44.128.3

129.44.128.1

1

129.44.128.0

255.255.192.0

129.44.128.1

129.44.128.1

Подключена

129.44.192.0

255.255.255.248

129.44.192.1

129.44.192.1

Подключена

129.44.224.0

255.255.224.0

129.44.128.2

129.44.128.1

1

0.0.0.0

0.0.0.0

129.44.192.2

129.44.192.1

-

Лабораторная работа

Цель: структуризация сети с использованием масок постоянной и переменной длинны.

Материалы и оборудование: персональный компьютер с установленными: MS Word, MS Visio.

^ Ход выполнения:

    1. Разделить предоставленное адресное пространство между подсетями предприятия, используя маски постоянной длинны. Результат оформить в виде таблицы.

    2. Построить таблицы маршрутизации маршрутизаторов с масками постоянной длинны

    3. Разделить предоставленное адресное пространство между подсетями предприятия, используя маски переменной длинны.

    4. Построить таблицы маршрутизации маршрутизаторов с масками переменной длинны

Полная формулировка задач для выполнения и варианты заданий на лабораторную работу приведены в Приложении Б.
  1   2   3   4

Похожие рефераты:

А. Б. Демуськов, С. Ф. Маслович "компьютерные сети" практическое...
Программное обеспечение информационных технологий, 1-31 03 03-01 Прикладная математика
А. Б. Демуськов, С. Ф. Маслович "компьютерные сети" практическое...
Программное обеспечение информационных технологий, 1-31 03 03-01 Прикладная математика
А. Б. Демуськов, С. Ф. Маслович компьютерные сети: технологии локальных сетей
Программное обеспечение информационных технологий; 1-31 03 03-01 Прикладная математика (научно-производственная деятельность); 1-31...
Экзаменационная программа по курсу ”компьютерные сети” Компьютерные сети. Основные понятия
Базовая конфигурация сети в ос unix (настройка интерфейсов, dns, таблица маршрутизации)
Программа дисциплины “Компьютерные сети” для преподавателя Редакция...
Одобрено и рекомендовано к изданию на заседании Учебно-методического совета университета
Программа дисциплины “Компьютерные сети” для преподавателя Редакция...
Одобрено и рекомендовано к изданию на заседании Учебно-методического совета университета
Описание Технические характеристики
Маршрутизация по критерию наименьшихзатрат и маршрутизация на основе критериев,установленных пользователем
Программа вступительного экзамена в магистратуру по специальности...
Рабочая программа составлена на основании типового учебного плана по специальности 1-45 80 02 «Телекоммуникационные системы и компьютерные...
Рабочая учебная программа дисциплины «Компьютерные сети»
Госо по специальности «Вычислительная техника и программное обеспечение», типового учебного плана по специальности 050704 «Вычислительная...
Вопросы к экзамену по дисциплине “Компьютерные сети” специальность...
Назначение и принципы организации сетей ЭВМ. Способы объединения устройств в сети. Клиенты и серверы

Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
referatdb.ru
referatdb.ru
Рефераты ДатаБаза