Викиконспекты - Вклад участника [ru]

Сетевой уровень

2016-12-19T20:02:35Z

Slyusar: /* Роутинг на сетевом уровне */

== Введение, сервисы ==
* Сетевой уровень решает задачу доставки пакетов от отправителя до получателя.
* Сетевой уровень прокладывает маршрут на всём протяжении следования информации.
* Сетевой уровень должен обеспечить независимость предоставления своих сервисов от низлежащих технологий.
* Сетевой уровень обеспечивает распределение нагрузки на маршрутизаторы и линии связи.

Сетевой уровень оперирует пакетами. Наиболее известный протокол сетевого уровня — IP. На сетевом уровне работают маршрутизаторы.

Задачи, ставившиеся при разработке сервисов сетевого уровня:
* Сервисы сетевого уровня не должны зависеть от технологии маршрутизатора.
* Транспортный уровень должен быть независим от количества, типа и топологии присутствующих сетей с маршрутизаторами.
* Сетевые адреса, доступные транспортному уровню, должны использовать единую систему нумерации в локальных и глобальных сетях.

Возможны два типа сервисов:
* Маршрутизатор только перемещает пакет с места на место, подсеть изначально обладает ненадёжностью, и хосты должны сами учитывать ошибки и управлять потоком. Каждый пакет содержит адреса отправителя и получателя, в таблицах коммутации на маршрутизаторах указано, куда пересылать пакет в зависимости от получателя.
* Надёжный, ориентированный на соединение сервис, с обеспечением качества обслуживания. Предварительно устанавливается виртуальный канал, по которому в дальнейшем пойдут всё пакеты. Это позволяет сразу договориться о маршруте следования и о различных параметрах.

Принципиальные отличия представлены в таблице:

[[Файл: Networks 2.1 Comparison.png]]

Ещё раз вкратце: сетевой уровень прежде всего должен прокладывать маршрут между узлами. Если на канальном уровне мы просто передавали пакет с одного конца провода на другой, то на сетевом мы уже хотим передавать данные по большой сети, то есть не факт, что напрямую. Помимо этого хорошо бы стараться равномерно распределять нагрузку на узлы. Ещё одна проблема для сетевого уровня состоит в том, что разные узлы могут находиться в разных сетях, с разными гарантиями от канального уровня.
Есть два подхода: дейтаграмный и с установлением канала. В первом случае мы не тратим время на установку соединения, не боимся отказа узла. Во втором случае получаются поменьше пакеты, не нужно каждый раз думать, куда пересылать пакет, можно боговорить параметры передачи (для обеспечения QoS, например).

== Роутинг на сетевом уровне ==
{{Определение
|definition =
'''Сетевой уровень''' (англ. ''Network layer'') - третий уровень в сетевой модели OSI, отвечающий за трансляцию логических адресов (IP) в физические (MAC), определения пути передачи данных, отслеживания неполадок и заторов в сети.
}}
На сетевом уровне работает такое сетевое устройство, как маршрутизатор.
=== Схемы доставки данных ===
* Unicast - доставить данные одному выбранному устройству
[[Файл:unicast.png]]
* Anycast - доставить данные одному устройству из некоторой выбранной группы
[[Файл:anycast.png]]
* Multicast - доставить данные выбранной группе устройств
[[Файл:multicast_network1.png]]
* Geocast - доставить данные некоторому географическому региону
[[Файл:geocast.png]]
* Broadcast - доставить данные всем устройствам в сети
[[Файл:broadcast.png]]

Unicast - это основная схема доставки данных в Интернете. Далее речь пойдет об алгоритмах доставки для схемы Unicast.
=== Алгоритмы роутинга ===
В общем случае с момента отправки и до момента получения проходит через множество роутеров. Происходит это потому, что отправитель и получатель не могут общаться напрямую из-за размеров сети.

В больших сетях топология постоянно изменяется, поэтому необходимо изменять стратегии доставки сообщений в зависимости от этих изменений, а также в зависимости от загруженности сети. Для решения этой задачи существуют алгоритмы маршрутизации, благодаря которым роутер понимает, какому устройству нужно отправить сообщение, чтобы добиться хороших результатов в его доставке.
==== Алгоритм на основе расстояния между устройствами ====
Используют [[алгоритм Форда-Беллмана]]. Каждому ребру в сети присваивается некоторая цена и узлы выбирают маршрут для отправки данных, используя путь наименьшей цены.

Алгоритм:

Когда узел запускается, он знает только о своих ближайших соседях и цену для достижения каждого из них. Каждый узел регулярно отправляет своим соседям информацию о цене достижения всех узлов в сети, для которых он знает эту цену. Соседи получают эту информацию и сравнивают с имеющейся у них. Если за счет полученной информации можно улучшить цену достижения некоторой вершины, то они записывают эту информацию в своей таблице маршрутизации. Через какое-то время все узлы сети будут знать наилучшую цену доставки и оптимальный маршрут доставки сообщения от себя до некоторого узла В, благодаря чему смогут отправлять данные оптимально.

Если топология сети изменяется, например, в следствии отказа какого-нибудь узла, то его соседи с использованием описанного выше алгоритма могут перестроить маршруты, которые использовали этот узел.
==== Link-state algorithm ====
Для данного алгоритма каждый узел в сети должен знать структуру графа, которым является сеть. Это достигается следующим образом: каждый узел при запуске знает только о своих соседях. Узел регулярно отправляет информацию о той части сети, про которую он что-то знает (уже узнал на предыдущих итерациях) своим непосредственным соседям, добавляя к этой информации число- версию отправляемых данных. Узел, получая данные от своего соседа, сравнивает версию в данных с собственной версией и если версия в данных больше, чем его собственная, то он использует данные для изменения своего представления о структуре графа и переплывает сообщение своим соседям. Если же версия в сообщении меньше, чем версия у узла, то данное сообщение игнорируется.

Когда узнали информацию о структуре сети, можно построить граф сети для поиска кратчайших путей. На графе запускается [[алгоритм Дейкстры]], в результате выполнения которого узел узнает кратчайший путь от себя до любого другого узла сети, а также ближайшего соседа на этом пути, которому и будет пересылаться сообщение.

Когда у вершины построен граф, используется специальный протокол, который позволяет понять, доступны ли все соседи вершины. Если с каким-то соседом что-то случилось, то вершина начинает перестраивать свой граф, используя алгоритм, аналогичный алгоритму для изначального построения графа.
==== Path vector algorithm ====
Описанные выше алгоритмы хороши для не очень больших сетей. В больших сетях их будет сложно реализовать, потому что придется тратить очень много ресурсов на построение графа сети, причем как ресурсов узлов для вычисления таблиц маршрутизации, так и ресурсов сети для постоянной отправки соседям сообщений о структуре сети.
{{Определение
|definition =
'''Автономная система''' (англ. ''Autonomous system'') - система IP-сетей и маршрутизаторов, управляемая одним или несколькими операторами, имеющими единую политику маршрутизации.
}}

Path vector protocol используется для взяимодействия нескольких автономных систем. Предполагается, что в каждой из систем есть узел, который отвечает за свою автономную систему (speaker). Speaker создает таблицу маршрутизации для своей автономной системы и отправляет ее соседним автономным системам.

Алгоритм похож на Алгоритм на основе расстояния между устройствами с той разницей, что между каждый узел одной автономной системы не общается с каждым узлом другой автономный системы, между собой общаются только спикеры, за счет чего экономятся ресурсы и решаются описанные выше проблемы для больших сетей.
=== Зачем вообще нужен роутинг ===
В общем случае в сети существует несколько путей для доставки данных от узла А до узла В. При этом скорость доставки данных по этим маршрутам может существенно отличаться в зависимости от пропускной способности каналов, задержек сети, количества вершин на пути, загруженности канала и других характеристик. Для того, чтобы доставка сообщения занимала меньше времени и используются алгоритмы маршрутизации.
==== Пример ====
Представим следующий граф:

[[Файл:simple_net_graph.png]]

Вершины- узлы сети, на ребрах написано ожидаемое время отправки сообщения между узлами. Пусть вершины A и B находятся в Лондоне, а вершины C и D в Нью-Йорке, в связи с чем время доставки сообщения между вершинами A и B или вершинами C и D быстрое, а между вершинами B и D или A и C медленнее.

Теперь представим, что хотим отправить сообщение из вершины B в вершину D. Самый простой способ- отправить напрямую, но он займет 120 мс. Если же отправить по маршруту B -> A -> C -> D, то потратим всего 110 мс, что быстрее, несмотря на большее количество узлов в маршруте. Алгоритмы маршрутизации как раз и используются для улучшения времени передачи таким образом.

Файл:Multicast network1.png

2016-12-19T20:01:53Z

Slyusar:

Файл:Multicast network.png

2016-12-19T19:59:35Z

Slyusar:

Сетевой уровень

2016-12-19T19:57:54Z

Slyusar: /* Роутинг на сетевом уровне */

== Введение, сервисы ==
* Сетевой уровень решает задачу доставки пакетов от отправителя до получателя.
* Сетевой уровень прокладывает маршрут на всём протяжении следования информации.
* Сетевой уровень должен обеспечить независимость предоставления своих сервисов от низлежащих технологий.
* Сетевой уровень обеспечивает распределение нагрузки на маршрутизаторы и линии связи.

Сетевой уровень оперирует пакетами. Наиболее известный протокол сетевого уровня — IP. На сетевом уровне работают маршрутизаторы.

Задачи, ставившиеся при разработке сервисов сетевого уровня:
* Сервисы сетевого уровня не должны зависеть от технологии маршрутизатора.
* Транспортный уровень должен быть независим от количества, типа и топологии присутствующих сетей с маршрутизаторами.
* Сетевые адреса, доступные транспортному уровню, должны использовать единую систему нумерации в локальных и глобальных сетях.

Возможны два типа сервисов:
* Маршрутизатор только перемещает пакет с места на место, подсеть изначально обладает ненадёжностью, и хосты должны сами учитывать ошибки и управлять потоком. Каждый пакет содержит адреса отправителя и получателя, в таблицах коммутации на маршрутизаторах указано, куда пересылать пакет в зависимости от получателя.
* Надёжный, ориентированный на соединение сервис, с обеспечением качества обслуживания. Предварительно устанавливается виртуальный канал, по которому в дальнейшем пойдут всё пакеты. Это позволяет сразу договориться о маршруте следования и о различных параметрах.

Принципиальные отличия представлены в таблице:

[[Файл: Networks 2.1 Comparison.png]]

Ещё раз вкратце: сетевой уровень прежде всего должен прокладывать маршрут между узлами. Если на канальном уровне мы просто передавали пакет с одного конца провода на другой, то на сетевом мы уже хотим передавать данные по большой сети, то есть не факт, что напрямую. Помимо этого хорошо бы стараться равномерно распределять нагрузку на узлы. Ещё одна проблема для сетевого уровня состоит в том, что разные узлы могут находиться в разных сетях, с разными гарантиями от канального уровня.
Есть два подхода: дейтаграмный и с установлением канала. В первом случае мы не тратим время на установку соединения, не боимся отказа узла. Во втором случае получаются поменьше пакеты, не нужно каждый раз думать, куда пересылать пакет, можно боговорить параметры передачи (для обеспечения QoS, например).

== Роутинг на сетевом уровне ==
{{Определение
|definition =
'''Сетевой уровень''' (англ. ''Network layer'') - третий уровень в сетевой модели OSI, отвечающий за трансляцию логических адресов (IP) в физические (MAC), определения пути передачи данных, отслеживания неполадок и заторов в сети.
}}
На сетевом уровне работает такое сетевое устройство, как маршрутизатор.
=== Схемы доставки данных ===
* Unicast - доставить данные одному выбранному устройству
[[Файл:unicast.png]]
* Anycast - доставить данные одному устройству из некоторой выбранной группы
[[Файл:anycast.png]]
* Multicast - доставить данные выбранной группе устройств
[[Файл:multicast.png]]
* Geocast - доставить данные некоторому географическому региону
[[Файл:geocast.png]]
* Broadcast - доставить данные всем устройствам в сети
[[Файл:broadcast.png]]

Unicast - это основная схема доставки данных в Интернете. Далее речь пойдет об алгоритмах доставки для схемы Unicast.
=== Алгоритмы роутинга ===
В общем случае с момента отправки и до момента получения проходит через множество роутеров. Происходит это потому, что отправитель и получатель не могут общаться напрямую из-за размеров сети.

В больших сетях топология постоянно изменяется, поэтому необходимо изменять стратегии доставки сообщений в зависимости от этих изменений, а также в зависимости от загруженности сети. Для решения этой задачи существуют алгоритмы маршрутизации, благодаря которым роутер понимает, какому устройству нужно отправить сообщение, чтобы добиться хороших результатов в его доставке.
==== Алгоритм на основе расстояния между устройствами ====
Используют [[алгоритм Форда-Беллмана]]. Каждому ребру в сети присваивается некоторая цена и узлы выбирают маршрут для отправки данных, используя путь наименьшей цены.

Алгоритм:

Когда узел запускается, он знает только о своих ближайших соседях и цену для достижения каждого из них. Каждый узел регулярно отправляет своим соседям информацию о цене достижения всех узлов в сети, для которых он знает эту цену. Соседи получают эту информацию и сравнивают с имеющейся у них. Если за счет полученной информации можно улучшить цену достижения некоторой вершины, то они записывают эту информацию в своей таблице маршрутизации. Через какое-то время все узлы сети будут знать наилучшую цену доставки и оптимальный маршрут доставки сообщения от себя до некоторого узла В, благодаря чему смогут отправлять данные оптимально.

Если топология сети изменяется, например, в следствии отказа какого-нибудь узла, то его соседи с использованием описанного выше алгоритма могут перестроить маршруты, которые использовали этот узел.
==== Link-state algorithm ====
Для данного алгоритма каждый узел в сети должен знать структуру графа, которым является сеть. Это достигается следующим образом: каждый узел при запуске знает только о своих соседях. Узел регулярно отправляет информацию о той части сети, про которую он что-то знает (уже узнал на предыдущих итерациях) своим непосредственным соседям, добавляя к этой информации число- версию отправляемых данных. Узел, получая данные от своего соседа, сравнивает версию в данных с собственной версией и если версия в данных больше, чем его собственная, то он использует данные для изменения своего представления о структуре графа и переплывает сообщение своим соседям. Если же версия в сообщении меньше, чем версия у узла, то данное сообщение игнорируется.

Когда узнали информацию о структуре сети, можно построить граф сети для поиска кратчайших путей. На графе запускается [[алгоритм Дейкстры]], в результате выполнения которого узел узнает кратчайший путь от себя до любого другого узла сети, а также ближайшего соседа на этом пути, которому и будет пересылаться сообщение.

Когда у вершины построен граф, используется специальный протокол, который позволяет понять, доступны ли все соседи вершины. Если с каким-то соседом что-то случилось, то вершина начинает перестраивать свой граф, используя алгоритм, аналогичный алгоритму для изначального построения графа.
==== Path vector algorithm ====
Описанные выше алгоритмы хороши для не очень больших сетей. В больших сетях их будет сложно реализовать, потому что придется тратить очень много ресурсов на построение графа сети, причем как ресурсов узлов для вычисления таблиц маршрутизации, так и ресурсов сети для постоянной отправки соседям сообщений о структуре сети.
{{Определение
|definition =
'''Автономная система''' (англ. ''Autonomous system'') - система IP-сетей и маршрутизаторов, управляемая одним или несколькими операторами, имеющими единую политику маршрутизации.
}}

Path vector protocol используется для взяимодействия нескольких автономных систем. Предполагается, что в каждой из систем есть узел, который отвечает за свою автономную систему (speaker). Speaker создает таблицу маршрутизации для своей автономной системы и отправляет ее соседним автономным системам.

Алгоритм похож на Алгоритм на основе расстояния между устройствами с той разницей, что между каждый узел одной автономной системы не общается с каждым узлом другой автономный системы, между собой общаются только спикеры, за счет чего экономятся ресурсы и решаются описанные выше проблемы для больших сетей.
=== Зачем вообще нужен роутинг ===
В общем случае в сети существует несколько путей для доставки данных от узла А до узла В. При этом скорость доставки данных по этим маршрутам может существенно отличаться в зависимости от пропускной способности каналов, задержек сети, количества вершин на пути, загруженности канала и других характеристик. Для того, чтобы доставка сообщения занимала меньше времени и используются алгоритмы маршрутизации.
==== Пример ====
Представим следующий граф:

[[Файл:simple_net_graph.png]]

Вершины- узлы сети, на ребрах написано ожидаемое время отправки сообщения между узлами. Пусть вершины A и B находятся в Лондоне, а вершины C и D в Нью-Йорке, в связи с чем время доставки сообщения между вершинами A и B или вершинами C и D быстрое, а между вершинами B и D или A и C медленнее.

Теперь представим, что хотим отправить сообщение из вершины B в вершину D. Самый простой способ- отправить напрямую, но он займет 120 мс. Если же отправить по маршруту B -> A -> C -> D, то потратим всего 110 мс, что быстрее, несмотря на большее количество узлов в маршруте. Алгоритмы маршрутизации как раз и используются для улучшения времени передачи таким образом.

Сетевой уровень

2016-12-19T19:54:32Z

Slyusar: /* Роутинг на сетевом уровне */

== Введение, сервисы ==
* Сетевой уровень решает задачу доставки пакетов от отправителя до получателя.
* Сетевой уровень прокладывает маршрут на всём протяжении следования информации.
* Сетевой уровень должен обеспечить независимость предоставления своих сервисов от низлежащих технологий.
* Сетевой уровень обеспечивает распределение нагрузки на маршрутизаторы и линии связи.

Сетевой уровень оперирует пакетами. Наиболее известный протокол сетевого уровня — IP. На сетевом уровне работают маршрутизаторы.

Задачи, ставившиеся при разработке сервисов сетевого уровня:
* Сервисы сетевого уровня не должны зависеть от технологии маршрутизатора.
* Транспортный уровень должен быть независим от количества, типа и топологии присутствующих сетей с маршрутизаторами.
* Сетевые адреса, доступные транспортному уровню, должны использовать единую систему нумерации в локальных и глобальных сетях.

Возможны два типа сервисов:
* Маршрутизатор только перемещает пакет с места на место, подсеть изначально обладает ненадёжностью, и хосты должны сами учитывать ошибки и управлять потоком. Каждый пакет содержит адреса отправителя и получателя, в таблицах коммутации на маршрутизаторах указано, куда пересылать пакет в зависимости от получателя.
* Надёжный, ориентированный на соединение сервис, с обеспечением качества обслуживания. Предварительно устанавливается виртуальный канал, по которому в дальнейшем пойдут всё пакеты. Это позволяет сразу договориться о маршруте следования и о различных параметрах.

Принципиальные отличия представлены в таблице:

[[Файл: Networks 2.1 Comparison.png]]

Ещё раз вкратце: сетевой уровень прежде всего должен прокладывать маршрут между узлами. Если на канальном уровне мы просто передавали пакет с одного конца провода на другой, то на сетевом мы уже хотим передавать данные по большой сети, то есть не факт, что напрямую. Помимо этого хорошо бы стараться равномерно распределять нагрузку на узлы. Ещё одна проблема для сетевого уровня состоит в том, что разные узлы могут находиться в разных сетях, с разными гарантиями от канального уровня.
Есть два подхода: дейтаграмный и с установлением канала. В первом случае мы не тратим время на установку соединения, не боимся отказа узла. Во втором случае получаются поменьше пакеты, не нужно каждый раз думать, куда пересылать пакет, можно боговорить параметры передачи (для обеспечения QoS, например).

== Роутинг на сетевом уровне ==
{{Определение
|definition =
'''Сетевой уровень''' (англ. ''Network layer'') - третий уровень в сетевой модели OSI, отвечающий за трансляцию логических адресов (IP) в физические (MAC), определения пути передачи данных, отслеживания неполадок и заторов в сети.
}}
На сетевом уровне работает такое сетевое устройство, как маршрутизатор.
=== Схемы доставки данных ===
* Unicast - доставить данные одному выбранному устройству
[[Файл:unicast.png]]
* Anycast - доставить данные одному устройству из некоторой выбранной группы
[[Файл:anycast.png]]
* Multicast - доставить данные выбранной группе устройств
[[Файл:multicast_net.png]]
* Geocast - доставить данные некоторому географическому региону
[[Файл:geocast.png]]
* Broadcast - доставить данные всем устройствам в сети
[[Файл:broadcast.png]]

Unicast - это основная схема доставки данных в Интернете. Далее речь пойдет об алгоритмах доставки для схемы Unicast.
=== Алгоритмы роутинга ===
В общем случае с момента отправки и до момента получения проходит через множество роутеров. Происходит это потому, что отправитель и получатель не могут общаться напрямую из-за размеров сети.

В больших сетях топология постоянно изменяется, поэтому необходимо изменять стратегии доставки сообщений в зависимости от этих изменений, а также в зависимости от загруженности сети. Для решения этой задачи существуют алгоритмы маршрутизации, благодаря которым роутер понимает, какому устройству нужно отправить сообщение, чтобы добиться хороших результатов в его доставке.
==== Алгоритм на основе расстояния между устройствами ====
Используют [[алгоритм Форда-Беллмана]]. Каждому ребру в сети присваивается некоторая цена и узлы выбирают маршрут для отправки данных, используя путь наименьшей цены.

Алгоритм:

Когда узел запускается, он знает только о своих ближайших соседях и цену для достижения каждого из них. Каждый узел регулярно отправляет своим соседям информацию о цене достижения всех узлов в сети, для которых он знает эту цену. Соседи получают эту информацию и сравнивают с имеющейся у них. Если за счет полученной информации можно улучшить цену достижения некоторой вершины, то они записывают эту информацию в своей таблице маршрутизации. Через какое-то время все узлы сети будут знать наилучшую цену доставки и оптимальный маршрут доставки сообщения от себя до некоторого узла В, благодаря чему смогут отправлять данные оптимально.

Если топология сети изменяется, например, в следствии отказа какого-нибудь узла, то его соседи с использованием описанного выше алгоритма могут перестроить маршруты, которые использовали этот узел.
==== Link-state algorithm ====
Для данного алгоритма каждый узел в сети должен знать структуру графа, которым является сеть. Это достигается следующим образом: каждый узел при запуске знает только о своих соседях. Узел регулярно отправляет информацию о той части сети, про которую он что-то знает (уже узнал на предыдущих итерациях) своим непосредственным соседям, добавляя к этой информации число- версию отправляемых данных. Узел, получая данные от своего соседа, сравнивает версию в данных с собственной версией и если версия в данных больше, чем его собственная, то он использует данные для изменения своего представления о структуре графа и переплывает сообщение своим соседям. Если же версия в сообщении меньше, чем версия у узла, то данное сообщение игнорируется.

Когда узнали информацию о структуре сети, можно построить граф сети для поиска кратчайших путей. На графе запускается [[алгоритм Дейкстры]], в результате выполнения которого узел узнает кратчайший путь от себя до любого другого узла сети, а также ближайшего соседа на этом пути, которому и будет пересылаться сообщение.

Когда у вершины построен граф, используется специальный протокол, который позволяет понять, доступны ли все соседи вершины. Если с каким-то соседом что-то случилось, то вершина начинает перестраивать свой граф, используя алгоритм, аналогичный алгоритму для изначального построения графа.
==== Path vector algorithm ====
Описанные выше алгоритмы хороши для не очень больших сетей. В больших сетях их будет сложно реализовать, потому что придется тратить очень много ресурсов на построение графа сети, причем как ресурсов узлов для вычисления таблиц маршрутизации, так и ресурсов сети для постоянной отправки соседям сообщений о структуре сети.
{{Определение
|definition =
'''Автономная система''' (англ. ''Autonomous system'') - система IP-сетей и маршрутизаторов, управляемая одним или несколькими операторами, имеющими единую политику маршрутизации.
}}

Path vector protocol используется для взяимодействия нескольких автономных систем. Предполагается, что в каждой из систем есть узел, который отвечает за свою автономную систему (speaker). Speaker создает таблицу маршрутизации для своей автономной системы и отправляет ее соседним автономным системам.

Алгоритм похож на Алгоритм на основе расстояния между устройствами с той разницей, что между каждый узел одной автономной системы не общается с каждым узлом другой автономный системы, между собой общаются только спикеры, за счет чего экономятся ресурсы и решаются описанные выше проблемы для больших сетей.
=== Зачем вообще нужен роутинг ===
В общем случае в сети существует несколько путей для доставки данных от узла А до узла В. При этом скорость доставки данных по этим маршрутам может существенно отличаться в зависимости от пропускной способности каналов, задержек сети, количества вершин на пути, загруженности канала и других характеристик. Для того, чтобы доставка сообщения занимала меньше времени и используются алгоритмы маршрутизации.
==== Пример ====
Представим следующий граф:

[[Файл:simple_net_graph.png]]

Вершины- узлы сети, на ребрах написано ожидаемое время отправки сообщения между узлами. Пусть вершины A и B находятся в Лондоне, а вершины C и D в Нью-Йорке, в связи с чем время доставки сообщения между вершинами A и B или вершинами C и D быстрое, а между вершинами B и D или A и C медленнее.

Теперь представим, что хотим отправить сообщение из вершины B в вершину D. Самый простой способ- отправить напрямую, но он займет 120 мс. Если же отправить по маршруту B -> A -> C -> D, то потратим всего 110 мс, что быстрее, несмотря на большее количество узлов в маршруте. Алгоритмы маршрутизации как раз и используются для улучшения времени передачи таким образом.

Сетевой уровень

2016-12-19T19:47:01Z

Slyusar:

== Введение, сервисы ==
* Сетевой уровень решает задачу доставки пакетов от отправителя до получателя.
* Сетевой уровень прокладывает маршрут на всём протяжении следования информации.
* Сетевой уровень должен обеспечить независимость предоставления своих сервисов от низлежащих технологий.
* Сетевой уровень обеспечивает распределение нагрузки на маршрутизаторы и линии связи.

Сетевой уровень оперирует пакетами. Наиболее известный протокол сетевого уровня — IP. На сетевом уровне работают маршрутизаторы.

Задачи, ставившиеся при разработке сервисов сетевого уровня:
* Сервисы сетевого уровня не должны зависеть от технологии маршрутизатора.
* Транспортный уровень должен быть независим от количества, типа и топологии присутствующих сетей с маршрутизаторами.
* Сетевые адреса, доступные транспортному уровню, должны использовать единую систему нумерации в локальных и глобальных сетях.

Возможны два типа сервисов:
* Маршрутизатор только перемещает пакет с места на место, подсеть изначально обладает ненадёжностью, и хосты должны сами учитывать ошибки и управлять потоком. Каждый пакет содержит адреса отправителя и получателя, в таблицах коммутации на маршрутизаторах указано, куда пересылать пакет в зависимости от получателя.
* Надёжный, ориентированный на соединение сервис, с обеспечением качества обслуживания. Предварительно устанавливается виртуальный канал, по которому в дальнейшем пойдут всё пакеты. Это позволяет сразу договориться о маршруте следования и о различных параметрах.

Принципиальные отличия представлены в таблице:

[[Файл: Networks 2.1 Comparison.png]]

Ещё раз вкратце: сетевой уровень прежде всего должен прокладывать маршрут между узлами. Если на канальном уровне мы просто передавали пакет с одного конца провода на другой, то на сетевом мы уже хотим передавать данные по большой сети, то есть не факт, что напрямую. Помимо этого хорошо бы стараться равномерно распределять нагрузку на узлы. Ещё одна проблема для сетевого уровня состоит в том, что разные узлы могут находиться в разных сетях, с разными гарантиями от канального уровня.
Есть два подхода: дейтаграмный и с установлением канала. В первом случае мы не тратим время на установку соединения, не боимся отказа узла. Во втором случае получаются поменьше пакеты, не нужно каждый раз думать, куда пересылать пакет, можно боговорить параметры передачи (для обеспечения QoS, например).

== Роутинг на сетевом уровне ==
{{Определение
|definition =
'''Сетевой уровень''' (англ. ''Network layer'') - третий уровень в сетевой модели OSI, отвечающий за трансляцию логических адресов (IP) в физические (MAC), определения пути передачи данных, отслеживания неполадок и заторов в сети.
}}
На сетевом уровне работает такое сетевое устройство, как маршрутизатор.
=== Схемы доставки данных ===
* Unicast - доставить данные одному выбранному устройству
[[Файл:unicast.png]]
* Anycast - доставить данные одному устройству из некоторой выбранной группы
[[Файл:anycast.png]]
* Multicast - доставить данные выбранной группе устройств
[[Файл:multicast1.png]]
* Geocast - доставить данные некоторому географическому региону
[[Файл:geocast.png]]
* Broadcast - доставить данные всем устройствам в сети
[[Файл:broadcast.png]]
Unicast - это основная схема доставки данных в Интернете. Далее речь пойдет об алгоритмах доставки для схемы Unicast.
=== Алгоритмы роутинга ===
В общем случае с момента отправки и до момента получения проходит через множество роутеров. Происходит это потому, что отправитель и получатель не могут общаться напрямую из-за размеров сети.

В больших сетях топология постоянно изменяется, поэтому необходимо изменять стратегии доставки сообщений в зависимости от этих изменений, а также в зависимости от загруженности сети. Для решения этой задачи существуют алгоритмы маршрутизации, благодаря которым роутер понимает, какому устройству нужно отправить сообщение, чтобы добиться хороших результатов в его доставке.
==== Алгоритм на основе расстояния между устройствами ====
Используют [[алгоритм Форда-Беллмана]]. Каждому ребру в сети присваивается некоторая цена и узлы выбирают маршрут для отправки данных, используя путь наименьшей цены.

Алгоритм:

Когда узел запускается, он знает только о своих ближайших соседях и цену для достижения каждого из них. Каждый узел регулярно отправляет своим соседям информацию о цене достижения всех узлов в сети, для которых он знает эту цену. Соседи получают эту информацию и сравнивают с имеющейся у них. Если за счет полученной информации можно улучшить цену достижения некоторой вершины, то они записывают эту информацию в своей таблице маршрутизации. Через какое-то время все узлы сети будут знать наилучшую цену доставки и оптимальный маршрут доставки сообщения от себя до некоторого узла В, благодаря чему смогут отправлять данные оптимально.

Если топология сети изменяется, например, в следствии отказа какого-нибудь узла, то его соседи с использованием описанного выше алгоритма могут перестроить маршруты, которые использовали этот узел.
==== Link-state algorithm ====
Для данного алгоритма каждый узел в сети должен знать структуру графа, которым является сеть. Это достигается следующим образом: каждый узел при запуске знает только о своих соседях. Узел регулярно отправляет информацию о той части сети, про которую он что-то знает (уже узнал на предыдущих итерациях) своим непосредственным соседям, добавляя к этой информации число- версию отправляемых данных. Узел, получая данные от своего соседа, сравнивает версию в данных с собственной версией и если версия в данных больше, чем его собственная, то он использует данные для изменения своего представления о структуре графа и переплывает сообщение своим соседям. Если же версия в сообщении меньше, чем версия у узла, то данное сообщение игнорируется.

Когда узнали информацию о структуре сети, можно построить граф сети для поиска кратчайших путей. На графе запускается [[алгоритм Дейкстры]], в результате выполнения которого узел узнает кратчайший путь от себя до любого другого узла сети, а также ближайшего соседа на этом пути, которому и будет пересылаться сообщение.

Когда у вершины построен граф, используется специальный протокол, который позволяет понять, доступны ли все соседи вершины. Если с каким-то соседом что-то случилось, то вершина начинает перестраивать свой граф, используя алгоритм, аналогичный алгоритму для изначального построения графа.
==== Path vector algorithm ====
Описанные выше алгоритмы хороши для не очень больших сетей. В больших сетях их будет сложно реализовать, потому что придется тратить очень много ресурсов на построение графа сети, причем как ресурсов узлов для вычисления таблиц маршрутизации, так и ресурсов сети для постоянной отправки соседям сообщений о структуре сети.
{{Определение
|definition =
'''Автономная система''' (англ. ''Autonomous system'') - система IP-сетей и маршрутизаторов, управляемая одним или несколькими операторами, имеющими единую политику маршрутизации.
}}

Path vector protocol используется для взяимодействия нескольких автономных систем. Предполагается, что в каждой из систем есть узел, который отвечает за свою автономную систему (speaker). Speaker создает таблицу маршрутизации для своей автономной системы и отправляет ее соседним автономным системам.

Алгоритм похож на Алгоритм на основе расстояния между устройствами с той разницей, что между каждый узел одной автономной системы не общается с каждым узлом другой автономный системы, между собой общаются только спикеры, за счет чего экономятся ресурсы и решаются описанные выше проблемы для больших сетей.
=== Зачем вообще нужен роутинг ===
В общем случае в сети существует несколько путей для доставки данных от узла А до узла В. При этом скорость доставки данных по этим маршрутам может существенно отличаться в зависимости от пропускной способности каналов, задержек сети, количества вершин на пути, загруженности канала и других характеристик. Для того, чтобы доставка сообщения занимала меньше времени и используются алгоритмы маршрутизации.
==== Пример ====
Представим следующий граф:

[[Файл:simple_net_graph.png]]

Вершины- узлы сети, на ребрах написано ожидаемое время отправки сообщения между узлами. Пусть вершины A и B находятся в Лондоне, а вершины C и D в Нью-Йорке, в связи с чем время доставки сообщения между вершинами A и B или вершинами C и D быстрое, а между вершинами B и D или A и C медленнее.

Теперь представим, что хотим отправить сообщение из вершины B в вершину D. Самый простой способ- отправить напрямую, но он займет 120 мс. Если же отправить по маршруту B -> A -> C -> D, то потратим всего 110 мс, что быстрее, несмотря на большее количество узлов в маршруте. Алгоритмы маршрутизации как раз и используются для улучшения времени передачи таким образом.

Файл:Broadcast.png

2016-12-19T19:46:28Z

Slyusar:

Файл:Geocast.png

2016-12-19T19:44:37Z

Slyusar:

Файл:Multicast.png

2016-12-19T19:41:29Z

Slyusar: загружена новая версия «Файл:Multicast.png»

Common principle of multicast

Файл:Anycast.png

2016-12-19T19:40:26Z

Slyusar:

Файл:Unicast.png

2016-12-19T19:37:17Z

Slyusar:

Сетевой уровень

2016-12-19T19:34:03Z

Slyusar: /* Роутинг на сетевом уровне */

== Введение, сервисы ==
* Сетевой уровень решает задачу доставки пакетов от отправителя до получателя.
* Сетевой уровень прокладывает маршрут на всём протяжении следования информации.
* Сетевой уровень должен обеспечить независимость предоставления своих сервисов от низлежащих технологий.
* Сетевой уровень обеспечивает распределение нагрузки на маршрутизаторы и линии связи.

Сетевой уровень оперирует пакетами. Наиболее известный протокол сетевого уровня — IP. На сетевом уровне работают маршрутизаторы.

Задачи, ставившиеся при разработке сервисов сетевого уровня:
* Сервисы сетевого уровня не должны зависеть от технологии маршрутизатора.
* Транспортный уровень должен быть независим от количества, типа и топологии присутствующих сетей с маршрутизаторами.
* Сетевые адреса, доступные транспортному уровню, должны использовать единую систему нумерации в локальных и глобальных сетях.

Возможны два типа сервисов:
* Маршрутизатор только перемещает пакет с места на место, подсеть изначально обладает ненадёжностью, и хосты должны сами учитывать ошибки и управлять потоком. Каждый пакет содержит адреса отправителя и получателя, в таблицах коммутации на маршрутизаторах указано, куда пересылать пакет в зависимости от получателя.
* Надёжный, ориентированный на соединение сервис, с обеспечением качества обслуживания. Предварительно устанавливается виртуальный канал, по которому в дальнейшем пойдут всё пакеты. Это позволяет сразу договориться о маршруте следования и о различных параметрах.

Принципиальные отличия представлены в таблице:

[[Файл: Networks 2.1 Comparison.png]]

Ещё раз вкратце: сетевой уровень прежде всего должен прокладывать маршрут между узлами. Если на канальном уровне мы просто передавали пакет с одного конца провода на другой, то на сетевом мы уже хотим передавать данные по большой сети, то есть не факт, что напрямую. Помимо этого хорошо бы стараться равномерно распределять нагрузку на узлы. Ещё одна проблема для сетевого уровня состоит в том, что разные узлы могут находиться в разных сетях, с разными гарантиями от канального уровня.
Есть два подхода: дейтаграмный и с установлением канала. В первом случае мы не тратим время на установку соединения, не боимся отказа узла. Во втором случае получаются поменьше пакеты, не нужно каждый раз думать, куда пересылать пакет, можно боговорить параметры передачи (для обеспечения QoS, например).

== Роутинг на сетевом уровне ==
{{Определение
|definition =
'''Сетевой уровень''' (англ. ''Network layer'') - третий уровень в сетевой модели OSI, отвечающий за трансляцию логических адресов (IP) в физические (MAC), определения пути передачи данных, отслеживания неполадок и заторов в сети.
}}
На сетевом уровне работает такое сетевое устройство, как маршрутизатор.
=== Схемы доставки данных ===
* Unicast - доставить данные одному выбранному устройству
* Anycast - доставить данные одному устройству из некоторой выбранной группы
* Multicast - доставить данные выбранной группе устройств
* Geocast - доставить данные некоторому географическому региону
* Broadcast - доставить данные всем устройствам в сети
Unicast - это основная схема доставки данных в Интернете. Далее речь пойдет об алгоритмах доставки для схемы Unicast.
=== Алгоритмы роутинга ===
В общем случае с момента отправки и до момента получения проходит через множество роутеров. Происходит это потому, что отправитель и получатель не могут общаться напрямую из-за размеров сети.

В больших сетях топология постоянно изменяется, поэтому необходимо изменять стратегии доставки сообщений в зависимости от этих изменений, а также в зависимости от загруженности сети. Для решения этой задачи существуют алгоритмы маршрутизации, благодаря которым роутер понимает, какому устройству нужно отправить сообщение, чтобы добиться хороших результатов в его доставке.
==== Алгоритм на основе расстояния между устройствами ====
Используют [[алгоритм Форда-Беллмана]]. Каждому ребру в сети присваивается некоторая цена и узлы выбирают маршрут для отправки данных, используя путь наименьшей цены.

Алгоритм:

Когда узел запускается, он знает только о своих ближайших соседях и цену для достижения каждого из них. Каждый узел регулярно отправляет своим соседям информацию о цене достижения всех узлов в сети, для которых он знает эту цену. Соседи получают эту информацию и сравнивают с имеющейся у них. Если за счет полученной информации можно улучшить цену достижения некоторой вершины, то они записывают эту информацию в своей таблице маршрутизации. Через какое-то время все узлы сети будут знать наилучшую цену доставки и оптимальный маршрут доставки сообщения от себя до некоторого узла В, благодаря чему смогут отправлять данные оптимально.

Если топология сети изменяется, например, в следствии отказа какого-нибудь узла, то его соседи с использованием описанного выше алгоритма могут перестроить маршруты, которые использовали этот узел.
==== Link-state algorithm ====
Для данного алгоритма каждый узел в сети должен знать структуру графа, которым является сеть. Это достигается следующим образом: каждый узел при запуске знает только о своих соседях. Узел регулярно отправляет информацию о той части сети, про которую он что-то знает (уже узнал на предыдущих итерациях) своим непосредственным соседям, добавляя к этой информации число- версию отправляемых данных. Узел, получая данные от своего соседа, сравнивает версию в данных с собственной версией и если версия в данных больше, чем его собственная, то он использует данные для изменения своего представления о структуре графа и переплывает сообщение своим соседям. Если же версия в сообщении меньше, чем версия у узла, то данное сообщение игнорируется.

Когда узнали информацию о структуре сети, можно построить граф сети для поиска кратчайших путей. На графе запускается [[алгоритм Дейкстры]], в результате выполнения которого узел узнает кратчайший путь от себя до любого другого узла сети, а также ближайшего соседа на этом пути, которому и будет пересылаться сообщение.

Когда у вершины построен граф, используется специальный протокол, который позволяет понять, доступны ли все соседи вершины. Если с каким-то соседом что-то случилось, то вершина начинает перестраивать свой граф, используя алгоритм, аналогичный алгоритму для изначального построения графа.
==== Path vector algorithm ====
Описанные выше алгоритмы хороши для не очень больших сетей. В больших сетях их будет сложно реализовать, потому что придется тратить очень много ресурсов на построение графа сети, причем как ресурсов узлов для вычисления таблиц маршрутизации, так и ресурсов сети для постоянной отправки соседям сообщений о структуре сети.
{{Определение
|definition =
'''Автономная система''' (англ. ''Autonomous system'') - система IP-сетей и маршрутизаторов, управляемая одним или несколькими операторами, имеющими единую политику маршрутизации.
}}

Path vector protocol используется для взяимодействия нескольких автономных систем. Предполагается, что в каждой из систем есть узел, который отвечает за свою автономную систему (speaker). Speaker создает таблицу маршрутизации для своей автономной системы и отправляет ее соседним автономным системам.

Алгоритм похож на Алгоритм на основе расстояния между устройствами с той разницей, что между каждый узел одной автономной системы не общается с каждым узлом другой автономный системы, между собой общаются только спикеры, за счет чего экономятся ресурсы и решаются описанные выше проблемы для больших сетей.
=== Зачем вообще нужен роутинг ===
В общем случае в сети существует несколько путей для доставки данных от узла А до узла В. При этом скорость доставки данных по этим маршрутам может существенно отличаться в зависимости от пропускной способности каналов, задержек сети, количества вершин на пути, загруженности канала и других характеристик. Для того, чтобы доставка сообщения занимала меньше времени и используются алгоритмы маршрутизации.
==== Пример ====
Представим следующий граф:

[[Файл:simple_net_graph.png]]

Вершины- узлы сети, на ребрах написано ожидаемое время отправки сообщения между узлами. Пусть вершины A и B находятся в Лондоне, а вершины C и D в Нью-Йорке, в связи с чем время доставки сообщения между вершинами A и B или вершинами C и D быстрое, а между вершинами B и D или A и C медленнее.

Теперь представим, что хотим отправить сообщение из вершины B в вершину D. Самый простой способ- отправить напрямую, но он займет 120 мс. Если же отправить по маршруту B -> A -> C -> D, то потратим всего 110 мс, что быстрее, несмотря на большее количество узлов в маршруте. Алгоритмы маршрутизации как раз и используются для улучшения времени передачи таким образом.

Файл:Simple net graph.png

2016-12-19T19:32:12Z

Slyusar:

Сетевой уровень

2016-12-19T19:11:43Z

Slyusar: /* Роутинг на сетевом уровне */

== Введение, сервисы ==
* Сетевой уровень решает задачу доставки пакетов от отправителя до получателя.
* Сетевой уровень прокладывает маршрут на всём протяжении следования информации.
* Сетевой уровень должен обеспечить независимость предоставления своих сервисов от низлежащих технологий.
* Сетевой уровень обеспечивает распределение нагрузки на маршрутизаторы и линии связи.

Сетевой уровень оперирует пакетами. Наиболее известный протокол сетевого уровня — IP. На сетевом уровне работают маршрутизаторы.

Задачи, ставившиеся при разработке сервисов сетевого уровня:
* Сервисы сетевого уровня не должны зависеть от технологии маршрутизатора.
* Транспортный уровень должен быть независим от количества, типа и топологии присутствующих сетей с маршрутизаторами.
* Сетевые адреса, доступные транспортному уровню, должны использовать единую систему нумерации в локальных и глобальных сетях.

Возможны два типа сервисов:
* Маршрутизатор только перемещает пакет с места на место, подсеть изначально обладает ненадёжностью, и хосты должны сами учитывать ошибки и управлять потоком. Каждый пакет содержит адреса отправителя и получателя, в таблицах коммутации на маршрутизаторах указано, куда пересылать пакет в зависимости от получателя.
* Надёжный, ориентированный на соединение сервис, с обеспечением качества обслуживания. Предварительно устанавливается виртуальный канал, по которому в дальнейшем пойдут всё пакеты. Это позволяет сразу договориться о маршруте следования и о различных параметрах.

Принципиальные отличия представлены в таблице:

[[Файл: Networks 2.1 Comparison.png]]

Ещё раз вкратце: сетевой уровень прежде всего должен прокладывать маршрут между узлами. Если на канальном уровне мы просто передавали пакет с одного конца провода на другой, то на сетевом мы уже хотим передавать данные по большой сети, то есть не факт, что напрямую. Помимо этого хорошо бы стараться равномерно распределять нагрузку на узлы. Ещё одна проблема для сетевого уровня состоит в том, что разные узлы могут находиться в разных сетях, с разными гарантиями от канального уровня.
Есть два подхода: дейтаграмный и с установлением канала. В первом случае мы не тратим время на установку соединения, не боимся отказа узла. Во втором случае получаются поменьше пакеты, не нужно каждый раз думать, куда пересылать пакет, можно боговорить параметры передачи (для обеспечения QoS, например).

== Роутинг на сетевом уровне ==
{{Определение
|definition =
'''Сетевой уровень''' (англ. ''Network layer'') - третий уровень в сетевой модели OSI, отвечающий за трансляцию логических адресов (IP) в физические (MAC), определения пути передачи данных, отслеживания неполадок и заторов в сети.
}}
На сетевом уровне работает такое сетевое устройство, как маршрутизатор.
=== Схемы доставки данных ===
* Unicast - доставить данные одному выбранному устройству
* Anycast - доставить данные одному устройству из некоторой выбранной группы
* Multicast - доставить данные выбранной группе устройств
* Geocast - доставить данные некоторому географическому региону
* Broadcast - доставить данные всем устройствам в сети
Unicast - это основная схема доставки данных в Интернете. Далее речь пойдет об алгоритмах доставки для схемы Unicast.
=== Алгоритмы роутинга ===
В общем случае с момента отправки и до момента получения проходит через множество роутеров. Происходит это потому, что отправитель и получатель не могут общаться напрямую из-за размеров сети.

В больших сетях топология постоянно изменяется, поэтому необходимо изменять стратегии доставки сообщений в зависимости от этих изменений, а также в зависимости от загруженности сети. Для решения этой задачи существуют алгоритмы маршрутизации, благодаря которым роутер понимает, какому устройству нужно отправить сообщение, чтобы добиться хороших результатов в его доставке.
==== Алгоритм на основе расстояния между устройствами ====
Используют [[алгоритм Форда-Беллмана]]. Каждому ребру в сети присваивается некоторая цена и узлы выбирают маршрут для отправки данных, используя путь наименьшей цены.

Алгоритм:

Когда узел запускается, он знает только о своих ближайших соседях и цену для достижения каждого из них. Каждый узел регулярно отправляет своим соседям информацию о цене достижения всех узлов в сети, для которых он знает эту цену. Соседи получают эту информацию и сравнивают с имеющейся у них. Если за счет полученной информации можно улучшить цену достижения некоторой вершины, то они записывают эту информацию в своей таблице маршрутизации. Через какое-то время все узлы сети будут знать наилучшую цену доставки и оптимальный маршрут доставки сообщения от себя до некоторого узла В, благодаря чему смогут отправлять данные оптимально.

Если топология сети изменяется, например, в следствии отказа какого-нибудь узла, то его соседи с использованием описанного выше алгоритма могут перестроить маршруты, которые использовали этот узел.
==== Link-state algorithm ====
Для данного алгоритма каждый узел в сети должен знать структуру графа, которым является сеть. Это достигается следующим образом: каждый узел при запуске знает только о своих соседях. Узел регулярно отправляет информацию о той части сети, про которую он что-то знает (уже узнал на предыдущих итерациях) своим непосредственным соседям, добавляя к этой информации число- версию отправляемых данных. Узел, получая данные от своего соседа, сравнивает версию в данных с собственной версией и если версия в данных больше, чем его собственная, то он использует данные для изменения своего представления о структуре графа и переплывает сообщение своим соседям. Если же версия в сообщении меньше, чем версия у узла, то данное сообщение игнорируется.

Когда узнали информацию о структуре сети, можно построить граф сети для поиска кратчайших путей. На графе запускается [[алгоритм Дейкстры]], в результате выполнения которого узел узнает кратчайший путь от себя до любого другого узла сети, а также ближайшего соседа на этом пути, которому и будет пересылаться сообщение.

Когда у вершины построен граф, используется специальный протокол, который позволяет понять, доступны ли все соседи вершины. Если с каким-то соседом что-то случилось, то вершина начинает перестраивать свой граф, используя алгоритм, аналогичный алгоритму для изначального построения графа.
==== Path vector algorithm ====
Описанные выше алгоритмы хороши для не очень больших сетей. В больших сетях их будет сложно реализовать, потому что придется тратить очень много ресурсов на построение графа сети, причем как ресурсов узлов для вычисления таблиц маршрутизации, так и ресурсов сети для постоянной отправки соседям сообщений о структуре сети.
{{Определение
|definition =
'''Автономная система''' (англ. ''Autonomous system'') - система IP-сетей и маршрутизаторов, управляемая одним или несколькими операторами, имеющими единую политику маршрутизации.
}}

Path vector protocol используется для взяимодействия нескольких автономных систем. Предполагается, что в каждой из систем есть узел, который отвечает за свою автономную систему (speaker). Speaker создает таблицу маршрутизации для своей автономной системы и отправляет ее соседним автономным системам.

Алгоритм похож на Алгоритм на основе расстояния между устройствами с той разницей, что между каждый узел одной автономной системы не общается с каждым узлом другой автономный системы, между собой общаются только спикеры, за счет чего экономятся ресурсы и решаются описанные выше проблемы для больших сетей.

Сетевой уровень

2016-12-19T19:10:59Z

Slyusar: /* Роутинг на сетевом уровне */

== Введение, сервисы ==
* Сетевой уровень решает задачу доставки пакетов от отправителя до получателя.
* Сетевой уровень прокладывает маршрут на всём протяжении следования информации.
* Сетевой уровень должен обеспечить независимость предоставления своих сервисов от низлежащих технологий.
* Сетевой уровень обеспечивает распределение нагрузки на маршрутизаторы и линии связи.

Сетевой уровень оперирует пакетами. Наиболее известный протокол сетевого уровня — IP. На сетевом уровне работают маршрутизаторы.

Задачи, ставившиеся при разработке сервисов сетевого уровня:
* Сервисы сетевого уровня не должны зависеть от технологии маршрутизатора.
* Транспортный уровень должен быть независим от количества, типа и топологии присутствующих сетей с маршрутизаторами.
* Сетевые адреса, доступные транспортному уровню, должны использовать единую систему нумерации в локальных и глобальных сетях.

Возможны два типа сервисов:
* Маршрутизатор только перемещает пакет с места на место, подсеть изначально обладает ненадёжностью, и хосты должны сами учитывать ошибки и управлять потоком. Каждый пакет содержит адреса отправителя и получателя, в таблицах коммутации на маршрутизаторах указано, куда пересылать пакет в зависимости от получателя.
* Надёжный, ориентированный на соединение сервис, с обеспечением качества обслуживания. Предварительно устанавливается виртуальный канал, по которому в дальнейшем пойдут всё пакеты. Это позволяет сразу договориться о маршруте следования и о различных параметрах.

Принципиальные отличия представлены в таблице:

[[Файл: Networks 2.1 Comparison.png]]

Ещё раз вкратце: сетевой уровень прежде всего должен прокладывать маршрут между узлами. Если на канальном уровне мы просто передавали пакет с одного конца провода на другой, то на сетевом мы уже хотим передавать данные по большой сети, то есть не факт, что напрямую. Помимо этого хорошо бы стараться равномерно распределять нагрузку на узлы. Ещё одна проблема для сетевого уровня состоит в том, что разные узлы могут находиться в разных сетях, с разными гарантиями от канального уровня.
Есть два подхода: дейтаграмный и с установлением канала. В первом случае мы не тратим время на установку соединения, не боимся отказа узла. Во втором случае получаются поменьше пакеты, не нужно каждый раз думать, куда пересылать пакет, можно боговорить параметры передачи (для обеспечения QoS, например).

== Роутинг на сетевом уровне ==
{{Определение
|definition =
'''Сетевой уровень''' (англ. ''Network layer'') - третий уровень в сетевой модели OSI, отвечающий за трансляцию логических адресов (IP) в физические (MAC), определения пути передачи данных, отслеживания неполадок и заторов в сети.
}}
На сетевом уровне работает такое сетевое устройство, как маршрутизатор.
=== Схемы доставки данных ===
* Unicast - доставить данные одному выбранному устройству
* Anycast - доставить данные одному устройству из некоторой выбранной группы
* Multicast - доставить данные выбранной группе устройств
* Geocast - доставить данные некоторому географическому региону
* Broadcast - доставить данные всем устройствам в сети
Unicast - это основная схема доставки данных в Интернете. Далее речь пойдет об алгоритмах доставки для схемы Unicast.
=== Алгоритмы роутинга ===
В общем случае с момента отправки и до момента получения проходит через множество роутеров. Происходит это потому, что отправитель и получатель не могут общаться напрямую из-за размеров сети.

В больших сетях топология постоянно изменяется, поэтому необходимо изменять стратегии доставки сообщений в зависимости от этих изменений, а также в зависимости от загруженности сети. Для решения этой задачи существуют алгоритмы маршрутизации, благодаря которым роутер понимает, какому устройству нужно отправить сообщение, чтобы добиться хороших результатов в его доставке.
==== Алгоритм на основе расстояния между устройствами ====
Используют [[алгоритм Форда-Беллмана]]. Каждому ребру в сети присваивается некоторая цена и узлы выбирают маршрут для отправки данных, используя путь наименьшей цены.

Алгоритм:

Когда узел запускается, он знает только о своих ближайших соседях и цену для достижения каждого из них. Каждый узел регулярно отправляет своим соседям информацию о цене достижения всех узлов в сети, для которых он знает эту цену. Соседи получают эту информацию и сравнивают с имеющейся у них. Если за счет полученной информации можно улучшить цену достижения некоторой вершины, то они записывают эту информацию в своей таблице маршрутизации. Через какое-то время все узлы сети будут знать наилучшую цену доставки и оптимальный маршрут доставки сообщения от себя до некоторого узла В, благодаря чему смогут отправлять данные оптимально.

Если топология сети изменяется, например, в следствии отказа какого-нибудь узла, то его соседи с использованием описанного выше алгоритма могут перестроить маршруты, которые использовали этот узел.
==== Link-state algorithm ====
Для данного алгоритма каждый узел в сети должен знать структуру графа, которым является сеть. Это достигается следующим образом: каждый узел при запуске знает только о своих соседях. Узел регулярно отправляет информацию о той части сети, про которую он что-то знает (уже узнал на предыдущих итерациях) своим непосредственным соседям, добавляя к этой информации число- версию отправляемых данных. Узел, получая данные от своего соседа, сравнивает версию в данных с собственной версией и если версия в данных больше, чем его собственная, то он использует данные для изменения своего представления о структуре графа и переплывает сообщение своим соседям. Если же версия в сообщении меньше, чем версия у узла, то данное сообщение игнорируется.

Когда узнали информацию о структуре сети, можно построить граф сети для поиска кратчайших путей. На графе запускается [[алгоритм Дейкстры]], в результате выполнения которого узел узнает кратчайший путь от себя до любого другого узла сети, а также ближайшего соседа на этом пути, которому и будет пересылаться сообщение.

Когда у вершины построен граф, используется специальный протокол, который позволяет понять, доступны ли все соседи вершины. Если с каким-то соседом что-то случилось, то вершина начинает перестраивать свой граф, используя алгоритм, аналогичный алгоритму для изначального построения графа.
==== Path vector algorithm ====
Описанные выше алгоритмы хороши для не очень больших сетей. В больших сетях их будет сложно реализовать, потому что придется тратить очень много ресурсов на построение графа сети, причем как ресурсов узлов для вычисления таблиц маршрутизации, так и ресурсов сети для постоянной отправки соседям сообщений о структуре сети.
{{Определение
|definition =
'''Автономная система''' (англ. ''Autonomous system'') - система IP-сетей и маршрутизаторов, управляемая одним или несколькими операторами, имеющими единую политику маршрутизации.
}}

Path vector protocol используется для взяимодействия нескольких автономных систем. Предполагается, что в каждой из систем есть узел, который отвечает за свою автономную систему (speaker). Speaker создает таблицу маршрутизации для своей автономной системы и отправляет ее соседним автономным системам.

Алгоритм похож на [[Алгоритм на основе расстояния между устройствами]] с той разницей, что между каждый узел одной автономной системы не общается с каждым узлом другой автономный системы, между собой общаются только спикеры, за счет чего экономятся ресурсы и решаются описанные выше проблемы для больших сетей.

Сетевой уровень

2016-12-19T18:53:35Z

Slyusar: /* Роутинг на сетевом уровне */

== Введение, сервисы ==
* Сетевой уровень решает задачу доставки пакетов от отправителя до получателя.
* Сетевой уровень прокладывает маршрут на всём протяжении следования информации.
* Сетевой уровень должен обеспечить независимость предоставления своих сервисов от низлежащих технологий.
* Сетевой уровень обеспечивает распределение нагрузки на маршрутизаторы и линии связи.

Сетевой уровень оперирует пакетами. Наиболее известный протокол сетевого уровня — IP. На сетевом уровне работают маршрутизаторы.

Задачи, ставившиеся при разработке сервисов сетевого уровня:
* Сервисы сетевого уровня не должны зависеть от технологии маршрутизатора.
* Транспортный уровень должен быть независим от количества, типа и топологии присутствующих сетей с маршрутизаторами.
* Сетевые адреса, доступные транспортному уровню, должны использовать единую систему нумерации в локальных и глобальных сетях.

Возможны два типа сервисов:
* Маршрутизатор только перемещает пакет с места на место, подсеть изначально обладает ненадёжностью, и хосты должны сами учитывать ошибки и управлять потоком. Каждый пакет содержит адреса отправителя и получателя, в таблицах коммутации на маршрутизаторах указано, куда пересылать пакет в зависимости от получателя.
* Надёжный, ориентированный на соединение сервис, с обеспечением качества обслуживания. Предварительно устанавливается виртуальный канал, по которому в дальнейшем пойдут всё пакеты. Это позволяет сразу договориться о маршруте следования и о различных параметрах.

Принципиальные отличия представлены в таблице:

[[Файл: Networks 2.1 Comparison.png]]

Ещё раз вкратце: сетевой уровень прежде всего должен прокладывать маршрут между узлами. Если на канальном уровне мы просто передавали пакет с одного конца провода на другой, то на сетевом мы уже хотим передавать данные по большой сети, то есть не факт, что напрямую. Помимо этого хорошо бы стараться равномерно распределять нагрузку на узлы. Ещё одна проблема для сетевого уровня состоит в том, что разные узлы могут находиться в разных сетях, с разными гарантиями от канального уровня.
Есть два подхода: дейтаграмный и с установлением канала. В первом случае мы не тратим время на установку соединения, не боимся отказа узла. Во втором случае получаются поменьше пакеты, не нужно каждый раз думать, куда пересылать пакет, можно боговорить параметры передачи (для обеспечения QoS, например).

== Роутинг на сетевом уровне ==
{{Определение
|definition =
'''Сетевой уровень''' (англ. ''Network layer'') - третий уровень в сетевой модели OSI, отвечающий за трансляцию логических адресов (IP) в физические (MAC), определения пути передачи данных, отслеживания неполадок и заторов в сети.
}}
На сетевом уровне работает такое сетевое устройство, как маршрутизатор.
=== Схемы доставки данных ===
* Unicast - доставить данные одному выбранному устройству
* Anycast - доставить данные одному устройству из некоторой выбранной группы
* Multicast - доставить данные выбранной группе устройств
* Geocast - доставить данные некоторому географическому региону
* Broadcast - доставить данные всем устройствам в сети
Unicast - это основная схема доставки данных в Интернете. Далее речь пойдет об алгоритмах доставки для схемы Unicast.
=== Алгоритмы роутинга ===
В общем случае с момента отправки и до момента получения проходит через множество роутеров. Происходит это потому, что отправитель и получатель не могут общаться напрямую из-за размеров сети.

В больших сетях топология постоянно изменяется, поэтому необходимо изменять стратегии доставки сообщений в зависимости от этих изменений, а также в зависимости от загруженности сети. Для решения этой задачи существуют алгоритмы маршрутизации, благодаря которым роутер понимает, какому устройству нужно отправить сообщение, чтобы добиться хороших результатов в его доставке.
==== Алгоритмы на основе расстояния между устройствами ====
Используют [[алгоритм Форда-Беллмана]]. Каждому ребру в сети присваивается некоторая цена и узлы выбирают маршрут для отправки данных, используя путь наименьшей цены.

Алгоритм:

Когда узел запускается, он знает только о своих ближайших соседях и цену для достижения каждого из них. Каждый узел регулярно отправляет своим соседям информацию о цене достижения всех узлов в сети, для которых он знает эту цену. Соседи получают эту информацию и сравнивают с имеющейся у них. Если за счет полученной информации можно улучшить цену достижения некоторой вершины, то они записывают эту информацию в своей таблице маршрутизации. Через какое-то время все узлы сети будут знать наилучшую цену доставки и оптимальный маршрут доставки сообщения от себя до некоторого узла В, благодаря чему смогут отправлять данные оптимально.

Если топология сети изменяется, например, в следствии отказа какого-нибудь узла, то его соседи с использованием описанного выше алгоритма могут перестроить маршруты, которые использовали этот узел.
==== Link-state algorithm ====
Для данного алгоритма каждый узел в сети должен знать структуру графа, которым является сеть. Это достигается следующим образом: каждый узел при запуске знает только о своих соседях. Узел регулярно отправляет информацию о той части сети, про которую он что-то знает (уже узнал на предыдущих итерациях) своим непосредственным соседям, добавляя к этой информации число- версию отправляемых данных. Узел, получая данные от своего соседа, сравнивает версию в данных с собственной версией и если версия в данных больше, чем его собственная, то он использует данные для изменения своего представления о структуре графа и переплывает сообщение своим соседям. Если же версия в сообщении меньше, чем версия у узла, то данное сообщение игнорируется.

Когда узнали информацию о структуре сети, можно построить граф сети для поиска кратчайших путей. На графе запускается [[алгоритм Дейкстры]], в результате выполнения которого узел узнает кратчайший путь от себя до любого другого узла сети, а также ближайшего соседа на этом пути, которому и будет пересылаться сообщение.

Когда у вершины построен граф, используется специальный протокол, который позволяет понять, доступны ли все соседи вершины. Если с каким-то соседом что-то случилось, то вершина начинает перестраивать свой граф, используя алгоритм, аналогичный алгоритму для изначального построения графа.
==== ====

Сетевой уровень

2016-12-19T18:02:53Z

Slyusar: /* Введение, сервисы */

Data link layer - MAC - Aloha, CSMA

2016-12-10T06:45:57Z

Slyusar:

{{Определение
|definition =
'''Канальный уровень''' (англ. ''Data link layer'') - второй уровень в сетевой модели OSI, предназначенный для передачи данных между смежными узлами Wide Area Network (WAN) и между узлами, находящимися в одном сегменте локальной сети (Local Area Network, LAN). Также может быть использован для обнаружения и исправления ошибок, произошедших на физическом уровне. Примеры: Etherner, Point-to-Point Protocol.
}}
== MAC - адрес ==
{{Определение
|definition =
'''MAC-адрес''' (англ. Media Access Control - управление доступом к среде, также ''Hardware Address'') - уникальный идентификатор, присваиваемый сетевым интерфейсам сегмента сети для коммуникации на канальном уровне.
}}
{{Определение
|definition =
'''Групповой MAC-адрес''' (англ. Broadcast address) - логический адрес (не присвоенный физически никакому устройству), который используется для передачи групповых (broadcast) сообщений. Сообщение, отправленное на групповой MAC-адрес, получает некоторое множество узлов сети, а не только один конкретный узел.
}}

[[Файл:MAC-address.gif|right]]

Стандарты IEEE определяют 48-разрядный MAC-адрес, который разделен на 4 части.
* Первые 24 бита содержат уникальный идентификатор организации или код производителя, который производитель получает в IEEE Registration Authority.
** Из них первый бит указывает, для одиночного или группового адресата (например, для передачи всем узлам сети) предназначен кадр.
** Второй бит указывает, является MAC-адрес локально или глобально администрируемым. Глобально администрируемый MAC-адрес является глобально уникальным и обычно зашит в аппаратуру, в то время как локально администрируемый MAC-адрес выбирается администратором сети и является локально уникальным в данной сети.
* Следующие 24 бита выбираются производителем для каждого экземпляра устройства.

MAC-адрес используется для идентификации отправителя и получателя сообщения. В частности, MAC-адрес позволяет позволяет уникально идентифицировать каждый узел сети и доставлять данные только этому узлу.

===NIC===
{{Определение
|definition =
'''Сетевая карта''' (англ. '''NIC''' - Network Interface Controller) - Компонент компьютера, отвечающий за подключение компьютера к сети.
}}
У каждой сетевой карты есть MAC-адрес, который ей присваивается изготовителем и является уникальным. Пакеты на канальном уровне всегда отправляются с указанием MAC-адреса отправителя и MAC-адреса получателя. Когда сетевая карта получает пакет, сравнивает MAC-адрес получателя пакета со своим MAC-адресом. Если они совпадают, то пакет обрабатывается, иначе- нет.

=====Пример работы канального уровня с более высокими уровнями =====
Пусть хотим отправить пакет на какой-то IP-адрес. Тогда:
* Если получатель находится в той же сети, то можем ему отправить. Иначе надо отправить пакет конфигурирующему роутеру.
* Роутер использует протокол ARP, чтобы определить MAC-адрес получателя и скажет отправителю этот адрес. Отправитель запомнит его и отправит на него пакет.
Протокол ARP:
* Роутер отправляет на групповой MAC-адрес пакет с вопросом: "У кого IP x.x.x.x?"
* Этот пакет получают все узлы, но только один из них ответит, что у него, и пришлет роутеру ответ, указав в нем свой MAC-адрес.

===Функции MAC===
* MAC-адреса используются для контроля доступа. Узел настраивается так, чтобы принимать пакеты только от некоторого набора MAC-адресов. Так как MAC-адрес уникален, не получится заставить узел принять пакет от злоумышленника. Заметим, что нельзя сказать тоже самое про IP-адрес, который можно без особых проблем подделать.
* DHCP сервера используют MAC-адрес, чтобы распознавать устройства и выдавать им фиксированный IP-адрес. То есть компьютер пришел на сервер, чтобы тот дал ему IP-адрес. Сервер смотрит на его MAC-адрес (в данный момент у узла нет другого адреса), выдает ему IP-адрес и запоминает, что такому IP-адресу соответствует такой MAC-адрес.

==Алгоритмы управления доступом к среде==
Есть разделяемая среда для передачи данных, хочется передавать данные между несколькими узлами, избегая возникновения коллизий.
=== Aloha ===
Алгоритм, разработанный в 1971 году. Был один вычислительный центр и много компьютеров, которые должны были взаимодействовать, отправляя сообщения вычислительному центру и получая сообщения от него. Компьютер отправлял данные по первому каналу. Если в этот момент никто больше не отправлял данные, то коллизии не произошло и вычислительный центр отправлял оповещение всем компьютерам, используя второй канал. Если же в этот момент еще один компьютер отправлял данные вычислительному центру, то произошла коллизия, и вычислительный центр получил испорченное сообщение (так как несколько сообщений были отправлены одновременно на одной частоте) и не отправлял оповещения. Если компьютер отправил сообщение и не получил оповещения в течение некоторого времени, то он отправлял сообщение еще раз по прошествии случайного промежутка времени. Важным фактом является то, что использовалась разделяемая среда для отправки данных с компьютеров на вычислительный центр.
====Pure Aloha====
Первая версия данного протокола. Компьютеры действовали следующем образом:
* Если есть данные для отправки, то отправь данные
* Если во время отправки данных были получены данные от другого компьютера, то произошла коллизия и все отправлявшие в этот момент компьютеры должны отправить сообщения еще раз позже
Заметим, что данный протокол не проверяет занятость канала перед отправкой данных.
Также довольно очевидным является тот факт, что среда передачи не используется с максимальной эффективностью, потому что коллизии могут происходить довольно часто и каждая коллизия заканчивается повторной отправкой данных всеми участниками коллизии.

[[Файл:Pure.png]]
====Slotted Aloha====
Модификация протокола Aloha. Ось времени разбивалась на дискретные интервалы, названные слотами. Каждый компьютер последовательно отмерял границы слотов. Для синхронизации использовался специальный сигнал, передаваемый с широковещательной антенны всем компьютерам. При появлении данных для передачи компьютер задерживал передачу до начала следующего слота. Длительность слотов подбиралась таким образом, чтобы за один слот компьютер успевал отправить свои данные вычислительному центру и получить оповещение о получении данных от вычислительного центра.
[[Файл:Slotted_Aloha_scheme1.png]]
=== CSMA ===
{{Определение
|definition =
'''CSMA протокол''' (англ. ''Carrier Sense Multiple Access'') - протокол MAC-уровня, в котором узел, желающий передать пакет данных, проверяет чистоту канала , то есть слушает шумы в передающей среде в течение заранее заданного периода времени. Узел может передать пакет, если передающая среда оценивается, как чистая.
}}
====Виды CSMA====
* CSMA/CD - CSMA with collision detection
Узел слушает передающую среду. Если кто-то другой передает, то ждем случайный промежуток времени. Если же среда свободна, то узел отправляет сообщение. Если во время передачи кадра компьютер обнаруживает другой сигнал, занимающий передающую среду (то есть произошла коллизия), то он отправляет сигнал преднамеренной помехи, чтобы другие узлы быстрее заметили, что произошла коллизия и прекратили передачу, и ждет в течение случайного промежутка времени прежде чем повторить отправку сигнала. Можно заметить, что тот факт, что передающая среда свободна до начала передачи совсем не значит, что не произойдет коллизии в момент передачи, потому что другой узел тоже может посмотреть на состояние передающей среды в тот же момент времени, увидеть, что она свободна и тоже начать отправку. Но при этом на практике вероятность таких ситуаций ниже и количество коллизий будет меньше. Также можно заметить, что для применения данного алгоритма нужно, чтобы каждый узел видел любой другой узел. Ниже описывается случай, в котором это не так. Именно поэтому данный алгоритм не работает с Wi-Fi.
[[Файл:CSMACD_Scheme_2.png]]
* CSMA/CA - CSMA with collision avoidance
{{Определение
|definition =
'''Hidden Node Problem''' - проблема того, что каждый из двух узлов видит точку доступа, но при этом узлы не видят друг друга. Таким образом, нельзя решить конфликт с помощью протокола CSMA/CD.
}}
CSMA/CA Применяется для решения Hidden Node Problem. Протокол:
* Узел слушает передающую среду. Если кто-то другой передает, то ждет случайный промежуток времени.
* Узел отправляет RTS (Request To Send) сигнал управляющему узлу. Если он получает в ответ CTS (Clear To Send) сигнал, то отправляет данные. Иначе- ждет случайный промежуток времени.
В данном случае количество коллизий уменьшается, потому что сигнал CTS выдается узлом, который принимает сообщение. Помимо уменьшения числа коллизий, решается и проблема скрытого узла, поскольку отправляющему узлу достаточно видеть только принимающий узел, от которого он получит CTS. А видеть другой узел, который будет отправлять данные, уже нужно только принимающему узлу, чтобы отправлять CTS.
[[Файл:CSMACA_Scheme.png]]
==Литература==
* [https://en.wikipedia.org/wiki/MAC_address MAC address]
* [https://en.wikipedia.org/wiki/ALOHAnet ALOHA Network]
* [https://en.wikipedia.org/wiki/Carrier_sense_multiple_access CSMA]

Data link layer - MAC - Aloha, CSMA

2016-12-10T06:30:42Z

Slyusar:

{{Определение
|definition =
'''Канальный уровень''' (англ. ''Data link layer'') - второй уровень в сетевой модели OSI, предназначенный для передачи данных между смежными узлами Wide Area Network (WAN) и между узлами, находящимися в одном сегменте локальной сети (Local Area Network, LAN). Также может быть использован для обнаружения и исправления ошибок, произошедших на физическом уровне. Примеры: Etherner, Point-to-Point Protocol.
}}
== MAC - адрес ==
{{Определение
|definition =
'''MAC-адрес''' (англ. Media Access Control - управление доступом к среде, также ''Hardware Address'') - уникальный идентификатор, присваиваемый сетевым интерфейсам сегмента сети для коммуникации на канальном уровне.
}}
{{Определение
|definition =
'''Групповой MAC-адрес''' (англ. Broadcast address) - логический адрес (не присвоенный физически никакому устройству), который используется для передачи групповых (broadcast) сообщений. Сообщение, отправленное на групповой MAC-адрес, получает некоторое множество узлов сети, а не только один конкретный узел.
}}

[[Файл:MAC-address.gif|right]]

Стандарты IEEE определяют 48-разрядный MAC-адрес, который разделен на 4 части.
* Первые 24 бита содержат уникальный идентификатор организации или код производителя, который производитель получает в IEEE Registration Authority.
** Из них первый бит указывает, для одиночного или группового адресата (например, для передачи всем узлам сети) предназначен кадр.
** Второй бит указывает, является MAC-адрес локально или глобально администрируемым. Глобально администрируемый MAC-адрес является глобально уникальным и обычно зашит в аппаратуру, в то время как локально администрируемый MAC-адрес выбирается администратором сети и является локально уникальным в данной сети.
* Следующие 24 бита выбираются производителем для каждого экземпляра устройства.

MAC-адрес используется для идентификации отправителя и получателя фрейма. В частности, MAC-адрес позволяет позволяет уникально идентифицировать каждый узел сети и доставлять данные только этому узлу.

===NIC===
{{Определение
|definition =
'''Сетевая карта''' (англ. ""NIC""- Network Interface Controller) - Кампонент компьютера, отвечающий за подключение компьютера к сети.
}}
У каждой сетевой карты есть MAC-адрес, который ей присваивается изготовителем и является уникальным. Пакеты на канальном уровне всегда отправляются с указанием MAC-адреса отправителя и MAC-адреса получателя. Когда сетевая карта получает пакет, она сравнивает MAC-адрес получателя пакета со своим MAC-адресом. Если они совпадают, то пакет обрабатывается, иначе- нет.
Пример работы канального уровня с более высокими уровнями. Пусть хотим отправить пакет на какой-то IP-адрес. Тогда:
* Если получатель находится в той же сети, то можем ему отправить. Иначе надо отправить пакет конфигурирующему роутеру.
* Роутер использует протокол ARP, чтобы определить MAC-адрес получателя и скажет отправителю этот адрес. Отправитель запомнит его и отправит на него пакет.
Протокол ARP:
* Роутер отправляет на групповой MAC-адрес пакет с вопросом: "У кого IP x.x.x.x?"
* Этот пакет получают все узлы, но только один из них ответит, что у него и пришлет роутеру ответ, указав в нем свой MAC-адрес.

===Функции MAC===
* MAC-адреса используются для контроля доступа. Узел настраивается так, чтобы принимать пакеты только от некоторого набора MAC-адресов. Так как MAC-адрес уникален, не получится заставить узел принять пакет от злоумышленника. Заметим, что нельзя сказать то же самое про IP-адрес, который можно без особых проблем подделать.
* DHCP сервера используют MAC-адрес, чтобы распознавать устройства и выдавать им фиксированный IP-адрес. То есть компьютер пришел на сервер, чтобы тот дал ему IP-адрес. Сервер смотрит на его MAC-адрес (в данный момент у узла нет другого адреса), выдает ему IP-адрес и запоминает, что такому IP-адресу соответствует такой MAC-адрес.

==Алгоритмы управления доступом к среде==
Есть разделяемая среда для передачи данных, хочется передавать данные между несколькими узлами, избегая возникновение коллизий.
=== Aloha ===
Алгоритм, разработанный в 1971 году. Был один вычислительный центр и много компьютеров, которые должны были взаимодействовать, отправляя сообщения вычислительному центру и получая сообщения от него. Компьютер отправлял данные по первому каналу. Если в этот момент никто больше не отправлял данные, то коллизии не произошло и вычислительный центр отправлял оповещение всем компьютерам, используя второй канал. Если же в этот момент еще один компьютер отправлял данные вычислительному центру, то произошла коллизия, и вычислительный центр получил испорченное сообщение (так как несколько сообщений были отправлены одновременно на одной частоте) и не отправлял оповещения. Если компьютер отправил сообщение и не получил оповещения в течение некоторого времени, то он отправлял сообщение еще раз по прошествии случайного промежутка времени. Важным фактом является то, что использовалась разделяемая среда для отправки данных с компьютеров на вычислительный центр.
====Pure Aloha====
Первая версия данного протокола. Компьютеры действовали следующем образом:
* Если есть данные для отправки, то отправь данные
* Если во время отправки данных были получены данные от другого компьютера, то произошла коллизия и все отправлявшие в этот момент компьютеры должны отправить сообщения еще раз позже
Заметим, что данный протокол не проверяет занятость канала перед отправкой данных.
Также довольно очевидным является тот факт, что среда передачи не используется с максимальной эффективностью, потому что коллизии могут происходить довольно часто и каждая коллизия заканчивается повторной отправкой данных всеми участниками коллизии.

[[Файл:Pure.png]]
====Slotted Aloha====
Модификация протокола Aloha. Ось времени разбивалась на дискретные интервалы, названные слотами. Каждый компьютер последовательно отмерял границы слотов. Для синхронизации использовался специальный сигнал, передаваемый с широковещательной антенны всем терминалам. При появлении данных для передачи терминал задерживал передачу до начала следующего слота. Длительность слотов подбиралась таким образом, чтобы за один слот компьютер успевал отправить свои данные вычислительному центру и получить оповещение о получении данных от вычислительного центра.
[[Файл:Slotted_Aloha_scheme1.png]]
=== CSMA ===
{{Определение
|definition =
'''CSMA протокол''' (англ. ''Carrier Sense Multiple Access'') - протокол MAC-уровня, в котором узел, желающий передать пакет данных, проверяет чистоту канала , то есть слушает шумы в передающей среде в течение заранее заданного периода времени. Узел может передать пакет, если передающая среда оценивается, как чистая.
}}
====Виды CSMA====
* CSMA/CD - CSMA with collision detection
Если во время передачи кадра компьютер обнаруживает другой сигнал, занимающий передающую среду (то есть произошла коллизия), то он отправляет сигнал преднамеренной помехи, чтобы другие узлы быстрее заметили, что произошла коллизия и прекратили передачу, и ждет в течение случайного промежутка времени прежде чем повторить отправку сигнала. Можно заметить, что тот факт, что передающая среда свободна до начала передачи совсем не значит, что не произойдет коллизии в момент передачи, потому что другой узел тоже может посмотреть на состояние передающей среды в тот же момент времени, увидеть, что она свободна и тоже начать отправку. Но при этом на практике вероятность таких ситуаций ниже и количество коллизий будет меньше. Также можно заметить, что для применения данного алгоритма нужно, чтобы каждый узел видел любой другой узел. Ниже описывается случай, в котором это не так. Именно поэтому данный алгоритм не работает с Wi-Fi.
[[Файл:CSMACD_Scheme_2.png]]
* CSMA/CA - CSMA with collision avoidance
{{Определение
|definition =
'''Hidden Node Problem''' - проблема того, что каждый из двух узлов видит точку доступа, но при этом узлы не видят друг друга. Таким образом, нельзя решить конфликт с помощью протокола CSMA/CD.
}}
CSMA/CA Применяется для решения Hidden Node Problem. Протокол:
* Узел слушает передающую среду. Если кто-то другой передает, то ждет случайный промежуток времени.
* Узел отправляет RTS (Request To Send) сигнал управляющему узлу. Если он получает в ответ CTS (Clear To Send) сигнал, то отправляет данные. Иначе- ждет случайный промежуток времени.
В данном случае количество коллизий уменьшается, потому что сигнал CTS выдается узлом, который принимает сигнал. Помимо уменьшения числа коллизий, решается и проблема скрытого узла, поскольку отправляющему узлу достаточно видеть только принимающий узел, от которого он получит CTS. А видеть другой узел, который будет отправлять данные, уже нужно только принимающему узлу, чтобы отправлять CTS.
[[Файл:CSMACA_Scheme.png]]
==Литература==
* [https://en.wikipedia.org/wiki/MAC_address MAC address]
* [https://en.wikipedia.org/wiki/ALOHAnet ALOHA Network]
* [https://en.wikipedia.org/wiki/Carrier_sense_multiple_access CSMA]

Файл:CSMACD Scheme 2.png

2016-12-10T06:30:07Z

Slyusar:

Data link layer - MAC - Aloha, CSMA

2016-12-10T06:25:46Z

Slyusar:

{{Определение
|definition =
'''Канальный уровень''' (англ. ''Data link layer'') - второй уровень в сетевой модели OSI, предназначенный для передачи данных между смежными узлами Wide Area Network (WAN) и между узлами, находящимися в одном сегменте локальной сети (Local Area Network, LAN). Также может быть использован для обнаружения и исправления ошибок, произошедших на физическом уровне. Примеры: Etherner, Point-to-Point Protocol.
}}
== MAC - адрес ==
{{Определение
|definition =
'''MAC-адрес''' (англ. Media Access Control - управление доступом к среде, также ''Hardware Address'') - уникальный идентификатор, присваиваемый сетевым интерфейсам сегмента сети для коммуникации на канальном уровне.
}}
{{Определение
|definition =
'''Групповой MAC-адрес''' (англ. Broadcast address) - логический адрес (не присвоенный физически никакому устройству), который используется для передачи групповых (broadcast) сообщений. Сообщение, отправленное на групповой MAC-адрес, получает некоторое множество узлов сети, а не только один конкретный узел.
}}

[[Файл:MAC-address.gif|right]]

Стандарты IEEE определяют 48-разрядный MAC-адрес, который разделен на 4 части.
* Первые 24 бита содержат уникальный идентификатор организации или код производителя, который производитель получает в IEEE Registration Authority.
** Из них первый бит указывает, для одиночного или группового адресата (например, для передачи всем узлам сети) предназначен кадр.
** Второй бит указывает, является MAC-адрес локально или глобально администрируемым. Глобально администрируемый MAC-адрес является глобально уникальным и обычно зашит в аппаратуру, в то время как локально администрируемый MAC-адрес выбирается администратором сети и является локально уникальным в данной сети.
* Следующие 24 бита выбираются производителем для каждого экземпляра устройства.

MAC-адрес используется для идентификации отправителя и получателя фрейма. В частности, MAC-адрес позволяет позволяет уникально идентифицировать каждый узел сети и доставлять данные только этому узлу.

===NIC===
{{Определение
|definition =
'''Сетевая карта''' (англ. ""NIC""- Network Interface Controller) - Кампонент компьютера, отвечающий за подключение компьютера к сети.
}}
У каждой сетевой карты есть MAC-адрес, который ей присваивается изготовителем и является уникальным. Пакеты на канальном уровне всегда отправляются с указанием MAC-адреса отправителя и MAC-адреса получателя. Когда сетевая карта получает пакет, она сравнивает MAC-адрес получателя пакета со своим MAC-адресом. Если они совпадают, то пакет обрабатывается, иначе- нет.
Пример работы канального уровня с более высокими уровнями. Пусть хотим отправить пакет на какой-то IP-адрес. Тогда:
* Если получатель находится в той же сети, то можем ему отправить. Иначе надо отправить пакет конфигурирующему роутеру.
* Роутер использует протокол ARP, чтобы определить MAC-адрес получателя и скажет отправителю этот адрес. Отправитель запомнит его и отправит на него пакет.
Протокол ARP:
* Роутер отправляет на групповой MAC-адрес пакет с вопросом: "У кого IP x.x.x.x?"
* Этот пакет получают все узлы, но только один из них ответит, что у него и пришлет роутеру ответ, указав в нем свой MAC-адрес.

===Функции MAC===
* MAC-адреса используются для контроля доступа. Узел настраивается так, чтобы принимать пакеты только от некоторого набора MAC-адресов. Так как MAC-адрес уникален, не получится заставить узел принять пакет от злоумышленника. Заметим, что нельзя сказать то же самое про IP-адрес, который можно без особых проблем подделать.
* DHCP сервера используют MAC-адрес, чтобы распознавать устройства и выдавать им фиксированный IP-адрес. То есть компьютер пришел на сервер, чтобы тот дал ему IP-адрес. Сервер смотрит на его MAC-адрес (в данный момент у узла нет другого адреса), выдает ему IP-адрес и запоминает, что такому IP-адресу соответствует такой MAC-адрес.

==Алгоритмы управления доступом к среде==
Есть разделяемая среда для передачи данных, хочется передавать данные между несколькими узлами, избегая возникновение коллизий.
=== Aloha ===
Алгоритм, разработанный в 1971 году. Был один вычислительный центр и много компьютеров, которые должны были взаимодействовать, отправляя сообщения вычислительному центру и получая сообщения от него. Компьютер отправлял данные по первому каналу. Если в этот момент никто больше не отправлял данные, то коллизии не произошло и вычислительный центр отправлял оповещение всем компьютерам, используя второй канал. Если же в этот момент еще один компьютер отправлял данные вычислительному центру, то произошла коллизия, и вычислительный центр получил испорченное сообщение (так как несколько сообщений были отправлены одновременно на одной частоте) и не отправлял оповещения. Если компьютер отправил сообщение и не получил оповещения в течение некоторого времени, то он отправлял сообщение еще раз по прошествии случайного промежутка времени. Важным фактом является то, что использовалась разделяемая среда для отправки данных с компьютеров на вычислительный центр.
====Pure Aloha====
Первая версия данного протокола. Компьютеры действовали следующем образом:
* Если есть данные для отправки, то отправь данные
* Если во время отправки данных были получены данные от другого компьютера, то произошла коллизия и все отправлявшие в этот момент компьютеры должны отправить сообщения еще раз позже
Заметим, что данный протокол не проверяет занятость канала перед отправкой данных.
Также довольно очевидным является тот факт, что среда передачи не используется с максимальной эффективностью, потому что коллизии могут происходить довольно часто и каждая коллизия заканчивается повторной отправкой данных всеми участниками коллизии.

[[Файл:Pure.png]]
====Slotted Aloha====
Модификация протокола Aloha. Ось времени разбивалась на дискретные интервалы, названные слотами. Каждый компьютер последовательно отмерял границы слотов. Для синхронизации использовался специальный сигнал, передаваемый с широковещательной антенны всем терминалам. При появлении данных для передачи терминал задерживал передачу до начала следующего слота. Длительность слотов подбиралась таким образом, чтобы за один слот компьютер успевал отправить свои данные вычислительному центру и получить оповещение о получении данных от вычислительного центра.
[[Файл:Slotted_Aloha_scheme1.png]]
=== CSMA ===
{{Определение
|definition =
'''CSMA протокол''' (англ. ''Carrier Sense Multiple Access'') - протокол MAC-уровня, в котором узел, желающий передать пакет данных, проверяет чистоту канала , то есть слушает шумы в передающей среде в течение заранее заданного периода времени. Узел может передать пакет, если передающая среда оценивается, как чистая.
}}
====Виды CSMA====
* CSMA/CD - CSMA with collision detection
Если во время передачи кадра компьютер обнаруживает другой сигнал, занимающий передающую среду (то есть произошла коллизия), то он отправляет сигнал преднамеренной помехи, чтобы другие узлы быстрее заметили, что произошла коллизия и прекратили передачу, и ждет в течение случайного промежутка времени прежде чем повторить отправку сигнала. Можно заметить, что тот факт, что передающая среда свободна до начала передачи совсем не значит, что не произойдет коллизии в момент передачи, потому что другой узел тоже может посмотреть на состояние передающей среды в тот же момент времени, увидеть, что она свободна и тоже начать отправку. Но при этом на практике вероятность таких ситуаций ниже и количество коллизий будет меньше. Также можно заметить, что для применения данного алгоритма нужно, чтобы каждый узел видел любой другой узел. Ниже описывается случай, в котором это не так. Именно поэтому данный алгоритм не работает с Wi-Fi.
[[Файл:CSMACD_Scheme1.png]]
* CSMA/CA - CSMA with collision avoidance
{{Определение
|definition =
'''Hidden Node Problem''' - проблема того, что каждый из двух узлов видит точку доступа, но при этом узлы не видят друг друга. Таким образом, нельзя решить конфликт с помощью протокола CSMA/CD.
}}
CSMA/CA Применяется для решения Hidden Node Problem. Протокол:
* Узел слушает передающую среду. Если кто-то другой передает, то ждет случайный промежуток времени.
* Узел отправляет RTS (Request To Send) сигнал управляющему узлу. Если он получает в ответ CTS (Clear To Send) сигнал, то отправляет данные. Иначе- ждет случайный промежуток времени.
В данном случае количество коллизий уменьшается, потому что сигнал CTS выдается узлом, который принимает сигнал. Помимо уменьшения числа коллизий, решается и проблема скрытого узла, поскольку отправляющему узлу достаточно видеть только принимающий узел, от которого он получит CTS. А видеть другой узел, который будет отправлять данные, уже нужно только принимающему узлу, чтобы отправлять CTS.
[[Файл:CSMACA_Scheme.png]]
==Литература==
* [https://en.wikipedia.org/wiki/MAC_address MAC address]
* [https://en.wikipedia.org/wiki/ALOHAnet ALOHA Network]
* [https://en.wikipedia.org/wiki/Carrier_sense_multiple_access CSMA]

Data link layer - MAC - Aloha, CSMA

2016-12-10T06:24:25Z

Slyusar:

{{Определение
|definition =
'''Канальный уровень''' (англ. ''Data link layer'') - второй уровень в сетевой модели OSI, предназначенный для передачи данных между смежными узлами Wide Area Network (WAN) и между узлами, находящимися в одном сегменте локальной сети (Local Area Network, LAN). Также может быть использован для обнаружения и исправления ошибок, произошедших на физическом уровне. Примеры: Etherner, Point-to-Point Protocol.
}}
== MAC - адрес ==
{{Определение
|definition =
'''MAC-адрес''' (англ. Media Access Control - управление доступом к среде, также ''Hardware Address'') - уникальный идентификатор, присваиваемый сетевым интерфейсам сегмента сети для коммуникации на канальном уровне.
}}
{{Определение
|definition =
'''Групповой MAC-адрес''' (англ. Broadcast address) - логический адрес (не присвоенный физически никакому устройству), который используется для передачи групповых (broadcast) сообщений. Сообщение, отправленное на групповой MAC-адрес, получает некоторое множество узлов сети, а не только один конкретный узел.
}}

[[Файл:MAC-address.gif|right]]

Стандарты IEEE определяют 48-разрядный MAC-адрес, который разделен на 4 части.
* Первые 24 бита содержат уникальный идентификатор организации или код производителя, который производитель получает в IEEE Registration Authority.
** Из них первый бит указывает, для одиночного или группового адресата (например, для передачи всем узлам сети) предназначен кадр.
** Второй бит указывает, является MAC-адрес локально или глобально администрируемым. Глобально администрируемый MAC-адрес является глобально уникальным и обычно зашит в аппаратуру, в то время как локально администрируемый MAC-адрес выбирается администратором сети и является локально уникальным в данной сети.
* Следующие 24 бита выбираются производителем для каждого экземпляра устройства.

MAC-адрес используется для идентификации отправителя и получателя фрейма. В частности, MAC-адрес позволяет позволяет уникально идентифицировать каждый узел сети и доставлять данные только этому узлу.

===NIC===
{{Определение
|definition =
'''Сетевая карта''' (англ. ""NIC""- Network Interface Controller) - Кампонент компьютера, отвечающий за подключение компьютера к сети.
}}
У каждой сетевой карты есть MAC-адрес, который ей присваивается изготовителем и является уникальным. Пакеты на канальном уровне всегда отправляются с указанием MAC-адреса отправителя и MAC-адреса получателя. Когда сетевая карта получает пакет, она сравнивает MAC-адрес получателя пакета со своим MAC-адресом. Если они совпадают, то пакет обрабатывается, иначе- нет.
Пример работы канального уровня с более высокими уровнями. Пусть хотим отправить пакет на какой-то IP-адрес. Тогда:
* Если получатель находится в той же сети, то можем ему отправить. Иначе надо отправить пакет конфигурирующему роутеру.
* Роутер использует протокол ARP, чтобы определить MAC-адрес получателя и скажет отправителю этот адрес. Отправитель запомнит его и отправит на него пакет.
Протокол ARP:
* Роутер отправляет на групповой MAC-адрес пакет с вопросом: "У кого IP x.x.x.x?"
* Этот пакет получают все узлы, но только один из них ответит, что у него и пришлет роутеру ответ, указав в нем свой MAC-адрес.

===Функции MAC===
* MAC-адреса используются для контроля доступа. Узел настраивается так, чтобы принимать пакеты только от некоторого набора MAC-адресов. Так как MAC-адрес уникален, не получится заставить узел принять пакет от злоумышленника. Заметим, что нельзя сказать то же самое про IP-адрес, который можно без особых проблем подделать.
* DHCP сервера используют MAC-адрес, чтобы распознавать устройства и выдавать им фиксированный IP-адрес. То есть компьютер пришел на сервер, чтобы тот дал ему IP-адрес. Сервер смотрит на его MAC-адрес (в данный момент у узла нет другого адреса), выдает ему IP-адрес и запоминает, что такому IP-адресу соответствует такой MAC-адрес.

==Алгоритмы управления доступом к среде==
Есть разделяемая среда для передачи данных, хочется передавать данные между несколькими узлами, избегая возникновение коллизий.
=== Aloha ===
Алгоритм, разработанный в 1971 году. Был один вычислительный центр и много компьютеров, которые должны были взаимодействовать, отправляя сообщения вычислительному центру и получая сообщения от него. Компьютер отправлял данные по первому каналу. Если в этот момент никто больше не отправлял данные, то коллизии не произошло и вычислительный центр отправлял оповещение всем компьютерам, используя второй канал. Если же в этот момент еще один компьютер отправлял данные вычислительному центру, то произошла коллизия, и вычислительный центр получил испорченное сообщение (так как несколько сообщений были отправлены одновременно на одной частоте) и не отправлял оповещения. Если компьютер отправил сообщение и не получил оповещения в течение некоторого времени, то он отправлял сообщение еще раз по прошествии случайного промежутка времени. Важным фактом является то, что использовалась разделяемая среда для отправки данных с компьютеров на вычислительный центр.
====Pure Aloha====
Первая версия данного протокола. Компьютеры действовали следующем образом:
* Если есть данные для отправки, то отправь данные
* Если во время отправки данных были получены данные от другого компьютера, то произошла коллизия и все отправлявшие в этот момент компьютеры должны отправить сообщения еще раз позже
Заметим, что данный протокол не проверяет занятость канала перед отправкой данных.
Также довольно очевидным является тот факт, что среда передачи не используется с максимальной эффективностью, потому что коллизии могут происходить довольно часто и каждая коллизия заканчивается повторной отправкой данных всеми участниками коллизии.

[[Файл:Pure.png]]
====Slotted Aloha====
Модификация протокола Aloha. Ось времени разбивалась на дискретные интервалы, названные слотами. Каждый компьютер последовательно отмерял границы слотов. Для синхронизации использовался специальный сигнал, передаваемый с широковещательной антенны всем терминалам. При появлении данных для передачи терминал задерживал передачу до начала следующего слота. Длительность слотов подбиралась таким образом, чтобы за один слот компьютер успевал отправить свои данные вычислительному центру и получить оповещение о получении данных от вычислительного центра.
[[Файл:Slotted_Aloha_scheme1.png]]
=== CSMA ===
{{Определение
|definition =
'''CSMA протокол''' (англ. ''Carrier Sense Multiple Access'') - протокол MAC-уровня, в котором узел, желающий передать пакет данных, проверяет чистоту канала , то есть слушает шумы в передающей среде в течение заранее заданного периода времени. Узел может передать пакет, если передающая среда оценивается, как чистая.
}}
====Виды CSMA====
* CSMA/CD - CSMA with collision detection
Если во время передачи кадра компьютер обнаруживает другой сигнал, занимающий передающую среду (то есть произошла коллизия), то он отправляет сигнал преднамеренной помехи и ждет в течение случайного промежутка времени прежде чем повторить отправку сигнала. Можно заметить, что тот факт, что передающая среда свободна до начала передачи совсем не значит, что не произойдет коллизии в момент передачи, потому что другой узел тоже может посмотреть на состояние передающей среды в тот же момент времени, увидеть, что она свободна и тоже начать отправку. Но при этом на практике вероятность таких ситуаций ниже и количество коллизий будет меньше. Также можно заметить, что для применения данного алгоритма нужно, чтобы каждый узел видел любой другой узел. Ниже описывается случай, в котором это не так. Именно поэтому данный алгоритм не работает с Wi-Fi.
[[Файл:CSMACD_Scheme1.png]]
* CSMA/CA - CSMA with collision avoidance
{{Определение
|definition =
'''Hidden Node Problem''' - проблема того, что каждый из двух узлов видит точку доступа, но при этом узлы не видят друг друга. Таким образом, нельзя решить конфликт с помощью протокола CSMA/CD.
}}
CSMA/CA Применяется для решения Hidden Node Problem. Протокол:
* Узел слушает передающую среду. Если кто-то другой передает, то ждет случайный промежуток времени.
* Узел отправляет RTS (Request To Send) сигнал управляющему узлу. Если он получает в ответ CTS (Clear To Send) сигнал, то отправляет данные. Иначе- ждет случайный промежуток времени.
В данном случае количество коллизий уменьшается, потому что сигнал CTS выдается узлом, который принимает сигнал. Помимо уменьшения числа коллизий, решается и проблема скрытого узла, поскольку отправляющему узлу достаточно видеть только принимающий узел, от которого он получит CTS. А видеть другой узел, который будет отправлять данные, уже нужно только принимающему узлу, чтобы отправлять CTS.
[[Файл:CSMACA_Scheme.png]]
==Литература==
* [https://en.wikipedia.org/wiki/MAC_address MAC address]
* [https://en.wikipedia.org/wiki/ALOHAnet ALOHA Network]
* [https://en.wikipedia.org/wiki/Carrier_sense_multiple_access CSMA]

Data link layer - MAC - Aloha, CSMA

2016-12-08T19:05:52Z

Slyusar:

{{Определение
|definition =
'''Канальный уровень''' (англ. ''Data link layer'') - второй уровень в сетевой модели OSI, предназначенный для передачи данных между смежными узлами Wide Area Network (WAN) и между узлами, находящимися в одном сегменте локальной сети (Local Area Network, LAN). Также может быть использован для обнаружения и исправления ошибок, произошедших на физическом уровне. Примеры: Etherner, Point-to-Point Protocol.
}}
== MAC - адрес ==
{{Определение
|definition =
'''MAC-адрес''' (англ. Media Access Control - управление доступом к среде, также ''Hardware Address'') - уникальный идентификатор, присваиваемый сетевым интерфейсам сегмента сети для коммуникации на канальном уровне.
}}
{{Определение
|definition =
'''Групповой MAC-адрес''' (англ. Broadcast address) - логический адрес (не присвоенный физически никакому устройству), который используется для передачи групповых (broadcast) сообщений. Сообщение, отправленное на групповой MAC-адрес, получает некоторое множество узлов сети, а не только один конкретный узел.
}}

[[Файл:MAC-address.gif|right]]

Стандарты IEEE определяют 48-разрядный MAC-адрес, который разделен на 4 части.
* Первые 24 бита содержат уникальный идентификатор организации или код производителя, который производитель получает в IEEE Registration Authority.
** Из них первый бит указывает, для одиночного или группового адресата (например, для передачи всем узлам сети) предназначен кадр.
** Второй бит указывает, является MAC-адрес локально или глобально администрируемым. Глобально администрируемый MAC-адрес является глобально уникальным и обычно зашит в аппаратуру, в то время как локально администрируемый MAC-адрес выбирается администратором сети и является локально уникальным в данной сети.
* Следующие 24 бита выбираются производителем для каждого экземпляра устройства.

MAC-адрес используется для идентификации отправителя и получателя фрейма. В частности, MAC-адрес позволяет позволяет уникально идентифицировать каждый узел сети и доставлять данные только этому узлу.

===NIC===
{{Определение
|definition =
'''Сетевая карта''' (англ. ""NIC""- Network Interface Controller) - Кампонент компьютера, отвечающий за подключение компьютера к сети.
}}
У каждой сетевой карты есть MAC-адрес, который ей присваивается изготовителем и является уникальным. Пакеты на канальном уровне всегда отправляются с указанием MAC-адреса отправителя и MAC-адреса получателя. Когда сетевая карта получает пакет, она сравнивает MAC-адрес получателя пакета со своим MAC-адресом. Если они совпадают, то пакет обрабатывается, иначе- нет.
Пример работы канального уровня с более высокими уровнями. Пусть хотим отправить пакет на какой-то IP-адрес. Тогда:
* Если получатель находится в той же сети, то можем ему отправить. Иначе надо отправить пакет конфигурирующему роутеру.
* Роутер использует протокол ARP, чтобы определить MAC-адрес получателя и скажет отправителю этот адрес. Отправитель запомнит его и отправит на него пакет.
Протокол ARP:
* Роутер отправляет на групповой MAC-адрес пакет с вопросом: "У кого IP x.x.x.x?"
* Этот пакет получают все узлы, но только один из них ответит, что у него и пришлет роутеру ответ, указав в нем свой MAC-адрес.

===Функции MAC===
* MAC-адреса используются для контроля доступа. Узел настраивается так, чтобы принимать пакеты только от некоторого набора MAC-адресов. Так как MAC-адрес уникален, не получится заставить узел принять пакет от злоумышленника. Заметим, что нельзя сказать то же самое про IP-адрес, который можно без особых проблем подделать.
* DHCP сервера используют MAC-адрес, чтобы распознавать устройства и выдавать им фиксированный IP-адрес. То есть компьютер пришел на сервер, чтобы тот дал ему IP-адрес. Сервер смотрит на его MAC-адрес (в данный момент у узла нет другого адреса), выдает ему IP-адрес и запоминает, что такому IP-адресу соответствует такой MAC-адрес.

==Алгоритмы управления доступом к среде==
Есть разделяемая среда для передачи данных, хочется передавать данные между несколькими узлами, избегая возникновение коллизий.
=== Aloha ===
Алгоритм, разработанный в 1971 году. Был один вычислительный центр и много компьютеров, которые должны были взаимодействовать, отправляя сообщения вычислительному центру и получая сообщения от него. Компьютер отправлял данные по первому каналу. Если в этот момент никто больше не отправлял данные, то коллизии не произошло и вычислительный центр отправлял оповещение всем компьютерам, используя второй канал. Если же в этот момент еще один компьютер отправлял данные вычислительному центру, то произошла коллизия, и вычислительный центр получил испорченное сообщение (так как несколько сообщений были отправлены одновременно на одной частоте) и не отправлял оповещения. Если компьютер отправил сообщение и не получил оповещения в течение некоторого времени, то он отправлял сообщение еще раз по прошествии случайного промежутка времени. Важным фактом является то, что использовалась разделяемая среда для отправки данных с компьютеров на вычислительный центр.
====Pure Aloha====
Первая версия данного протокола. Компьютеры действовали следующем образом:
* Если есть данные для отправки, то отправь данные
* Если во время отправки данных были получены данные от другого компьютера, то произошла коллизия и все отправлявшие в этот момент компьютеры должны отправить сообщения еще раз позже
Заметим, что данный протокол не проверяет занятость канала перед отправкой данных.
Также довольно очевидным является тот факт, что среда передачи не используется с максимальной эффективностью, потому что коллизии могут происходить довольно часто и каждая коллизия заканчивается повторной отправкой данных всеми участниками коллизии.

[[Файл:Pure.png]]
====Slotted Aloha====
Модификация протокола Aloha. Ось времени разбивалась на дискретные интервалы, названные слотами. Каждый компьютер последовательно отмерял границы слотов. Для синхронизации использовался специальный сигнал, передаваемый с широковещательной антенны всем терминалам. При появлении данных для передачи терминал задерживал передачу до начала следующего слота. Длительность слотов подбиралась таким образом, чтобы за один слот компьютер успевал отправить свои данные вычислительному центру и получить оповещение о получении данных от вычислительного центра.
[[Файл:Slotted_Aloha_scheme1.png]]
=== CSMA ===
{{Определение
|definition =
'''CSMA протокол''' (англ. ''Carrier Sense Multiple Access'') - протокол MAC-уровня, в котором узел, желающий передать пакет данных, проверяет чистоту канала , то есть слушает шумы в передающей среде в течение заранее заданного периода времени. Узел может передать пакет, если передающая среда оценивается, как чистая.
}}
====Виды CSMA====
* CSMA/CD - CSMA with collision detection
Если во время передачи кадра компьютер обнаруживает другой сигнал, занимающий передающую среду, то он отправляет сигнал преднамеренной помехи и ждет в течение случайного промежутка времени прежде чем повторить отправку сигнала. Можно заметить, что тот факт, что передающая среда свободна до начала передачи совсем не значит, что не произойдет коллизии в момент передачи, потому что другой узел тоже может посмотреть на состояние передающей среды в тот же момент времени, увидеть, что она свободна и тоже начать отправку. Но при этом на практике вероятность таких ситуаций ниже и количество коллизий будет меньше. Также можно заметить, что для применения данного алгоритма нужно, чтобы каждый узел видел любой другой узел. Ниже описывается случай, в котором это не так. Именно поэтому данный алгоритм не работает с Wi-Fi.
[[Файл:CSMACD_Scheme1.png]]
* CSMA/CA - CSMA with collision avoidance
{{Определение
|definition =
'''Hidden Node Problem''' - проблема того, что каждый из двух узлов видит точку доступа, но при этом узлы не видят друг друга. Таким образом, нельзя решить конфликт с помощью протокола CSMA/CD.
}}
CSMA/CA Применяется для решения Hidden Node Problem. Протокол:
* Узел слушает передающую среду. Если кто-то другой передает, то ждет случайный промежуток времени.
* Узел отправляет RTS (Request To Send) сигнал управляющему узлу. Если он получает в ответ CTS (Clear To Send) сигнал, то отправляет данные. Иначе- ждет случайный промежуток времени.
В данном случае количество коллизий уменьшается, потому что сигнал CTS выдается узлом, который принимает сигнал. Помимо уменьшения числа коллизий, решается и проблема скрытого узла, поскольку отправляющему узлу достаточно видеть только принимающий узел, от которого он получит CTS. А видеть другой узел, который будет отправлять данные, уже нужно только принимающему узлу, чтобы отправлять CTS.
[[Файл:CSMACA_Scheme.png]]
==Литература==
* [https://en.wikipedia.org/wiki/MAC_address MAC address]
* [https://en.wikipedia.org/wiki/ALOHAnet ALOHA Network]
* [https://en.wikipedia.org/wiki/Carrier_sense_multiple_access CSMA]

Data link layer - MAC - Aloha, CSMA

2016-12-08T18:39:16Z

Slyusar:

{{Определение
|definition =
'''Канальный уровень''' (англ. ''Data link layer'') - второй уровень в сетевой модели OSI, предназначенный для передачи данных между смежными узлами Wide Area Network (WAN) и между узлами, находящимися в одном сегменте локальной сети (Local Area Network, LAN). Также может быть использован для обнаружения и исправления ошибок, произошедших на физическом уровне. Примеры: Etherner, Point-to-Point Protocol.
}}
== MAC - адрес ==
{{Определение
|definition =
'''MAC-адрес''' (англ. Media Access Control - управление доступом к среде, также ''Hardware Address'') - уникальный идентификатор, присваиваемый сетевым интерфейсам сегмента сети для коммуникации на канальном уровне.
}}
{{Определение
|definition =
'''Групповой MAC-адрес''' (англ. Broadcast address) - логический адрес (не присвоенный физически никакому устройству), который используется для передачи групповых (broadcast) сообщений. Сообщение, отправленное на групповой MAC-адрес, получает некоторое множество узлов сети, а не только один конкретный узел.
}}

[[Файл:MAC-address.gif|right]]

Стандарты IEEE определяют 48-разрядный MAC-адрес, который разделен на 4 части.
* Первые 24 бита содержат уникальный идентификатор организации или код производителя, который производитель получает в IEEE Registration Authority.
** Из них первый бит указывает, для одиночного или группового адресата (например, для передачи всем узлам сети) предназначен кадр.
** Второй бит указывает, является MAC-адрес локально или глобально администрируемым. Глобально администрируемый MAC-адрес является глобально уникальным и обычно зашит в аппаратуру, в то время как локально администрируемый MAC-адрес выбирается администратором сети и является локально уникальным в данной сети.
* Следующие 24 бита выбираются производителем для каждого экземпляра устройства.

MAC-адрес используется для идентификации отправителя и получателя фрейма. В частности, MAC-адрес позволяет позволяет уникально идентифицировать каждый узел сети и доставлять данные только этому узлу.

===NIC===

===Функции MAC===

==Алгоритмы управления доступом к среде==
Есть разделяемая среда для передачи данных, хочется передавать данные между несколькими узлами, избегая возникновение коллизий.
=== Aloha ===
Алгоритм, разработанный в 1971 году. Был один вычислительный центр и много компьютеров, которые должны были взаимодействовать, отправляя сообщения вычислительному центру и получая сообщения от него. Компьютер отправлял данные по первому каналу. Если в этот момент никто больше не отправлял данные, то коллизии не произошло и вычислительный центр отправлял оповещение всем компьютерам, используя второй канал. Если же в этот момент еще один компьютер отправлял данные вычислительному центру, то произошла коллизия, и вычислительный центр получил испорченное сообщение (так как несколько сообщений были отправлены одновременно на одной частоте) и не отправлял оповещения. Если компьютер отправил сообщение и не получил оповещения в течение некоторого времени, то он отправлял сообщение еще раз по прошествии случайного промежутка времени. Важным фактом является то, что использовалась разделяемая среда для отправки данных с компьютеров на вычислительный центр.
====Pure Aloha====
Первая версия данного протокола. Компьютеры действовали следующем образом:
* Если есть данные для отправки, то отправь данные
* Если во время отправки данных были получены данные от другого компьютера, то произошла коллизия и все отправлявшие в этот момент компьютеры должны отправить сообщения еще раз позже
Заметим, что данный протокол не проверяет занятость канала перед отправкой данных.
Также довольно очевидным является тот факт, что среда передачи не используется с максимальной эффективностью, потому что коллизии могут происходить довольно часто и каждая коллизия заканчивается повторной отправкой данных всеми участниками коллизии.

[[Файл:Pure.png]]
====Slotted Aloha====
Модификация протокола Aloha. Ось времени разбивалась на дискретные интервалы, названные слотами. Каждый компьютер последовательно отмерял границы слотов. Для синхронизации использовался специальный сигнал, передаваемый с широковещательной антенны всем терминалам. При появлении данных для передачи терминал задерживал передачу до начала следующего слота. Длительность слотов подбиралась таким образом, чтобы за один слот компьютер успевал отправить свои данные вычислительному центру и получить оповещение о получении данных от вычислительного центра.
[[Файл:Slotted_Aloha_scheme1.png]]
=== CSMA ===
{{Определение
|definition =
'''CSMA протокол''' (англ. ''Carrier Sense Multiple Access'') - протокол MAC-уровня, в котором узел, желающий передать пакет данных, проверяет чистоту канала , то есть слушает шумы в передающей среде в течение заранее заданного периода времени. Узел может передать пакет, если передающая среда оценивается, как чистая.
}}
====Виды CSMA====
* CSMA/CD - CSMA with collision detection
Если во время передачи кадра компьютер обнаруживает другой сигнал, занимающий передающую среду, то он отправляет сигнал преднамеренной помехи и ждет в течение случайного промежутка времени прежде чем повторить отправку сигнала. Можно заметить, что тот факт, что передающая среда свободна до начала передачи совсем не значит, что не произойдет коллизии в момент передачи, потому что другой узел тоже может посмотреть на состояние передающей среды в тот же момент времени, увидеть, что она свободна и тоже начать отправку. Но при этом на практике вероятность таких ситуаций ниже и количество коллизий будет меньше. Также можно заметить, что для применения данного алгоритма нужно, чтобы каждый узел видел любой другой узел. Ниже описывается случай, в котором это не так. Именно поэтому данный алгоритм не работает с Wi-Fi.
[[Файл:CSMACD_Scheme1.png]]
* CSMA/CA - CSMA with collision avoidance
{{Определение
|definition =
'''Hidden Node Problem''' - проблема того, что каждый из двух узлов видит точку доступа, но при этом узлы не видят друг друга. Таким образом, нельзя решить конфликт с помощью протокола CSMA/CD.
}}
CSMA/CA Применяется для решения Hidden Node Problem. Протокол:
* Узел слушает передающую среду. Если кто-то другой передает, то ждет случайный промежуток времени.
* Узел отправляет RTS (Request To Send) сигнал управляющему узлу. Если он получает в ответ CTS (Clear To Send) сигнал, то отправляет данные. Иначе- ждет случайный промежуток времени.
В данном случае количество коллизий уменьшается, потому что сигнал CTS выдается узлом, который принимает сигнал. Помимо уменьшения числа коллизий, решается и проблема скрытого узла, поскольку отправляющему узлу достаточно видеть только принимающий узел, от которого он получит CTS. А видеть другой узел, который будет отправлять данные, уже нужно только принимающему узлу, чтобы отправлять CTS.
[[Файл:CSMACA_Scheme.png]]
==Литература==
* [https://en.wikipedia.org/wiki/MAC_address MAC address]
* [https://en.wikipedia.org/wiki/ALOHAnet ALOHA Network]
* [https://en.wikipedia.org/wiki/Carrier_sense_multiple_access CSMA]

Файл:Hidden Node Problem.png

2016-12-07T19:41:34Z

Slyusar:

Data link layer - MAC - Aloha, CSMA

2016-12-07T19:37:15Z

Slyusar:

{{Определение
|definition =
'''Канальный уровень''' (англ. ''Data link layer'') - второй уровень в сетевой модели OSI, предназначенный для передачи данных между смежными узлами Wide Area Network (WAN) и между узлами, находящимися в одном сегменте локальной сети (Local Area Network, LAN). Также может быть использован для обнаружения и исправления ошибок, произошедших на физическом уровне. Примеры: Etherner, Point-to-Point Protocol.
}}
== MAC - адрес ==
{{Определение
|definition =
'''MAC-адрес''' (англ. Media Access Control - управление доступом к среде, также ''Hardware Address'') - уникальный идентификатор, присваиваемый сетевым интерфейсам сегмента сети для коммуникации на канальном уровне.
}}
{{Определение
|definition =
'''Групповой MAC-адрес''' (англ. Broadcast address) - логический адрес (не присвоенный физически никакому устройству), который используется для передачи групповых (broadcast) сообщений. Сообщение, отправленное на групповой MAC-адрес, получает некоторое множество узлов сети, а не только один конкретный узел.
}}

[[Файл:MAC-address.gif|right]]

Стандарты IEEE определяют 48-разрядный MAC-адрес, который разделен на 4 части.
* Первые 24 бита содержат уникальный идентификатор организации или код производителя, который производитель получает в IEEE Registration Authority.
** Из них первый бит указывает, для одиночного или группового адресата (например, для передачи всем узлам сети) предназначен кадр.
** Второй бит указывает, является MAC-адрес локально или глобально администрируемым. Глобально администрируемый MAC-адрес является глобально уникальным и обычно зашит в аппаратуру, в то время как локально администрируемый MAC-адрес выбирается администратором сети и является локально уникальным в данной сети.
* Следующие 24 бита выбираются производителем для каждого экземпляра устройства.

MAC-адрес используется для идентификации отправителя и получателя фрейма. В частности, MAC-адрес позволяет позволяет уникально идентифицировать каждый узел сети и доставлять данные только этому узлу.

==Алгоритмы управления доступом к среде==
Есть разделяемая среда для передачи данных, хочется передавать данные между несколькими узлами, избегая возникновение коллизий.
=== Aloha ===
Алгоритм, разработанный в 1971 году. Был один вычислительный центр и много компьютеров, которые должны были взаимодействовать, отправляя сообщения вычислительному центру и получая сообщения от него. Компьютер отправлял данные по первому каналу. Если в этот момент никто больше не отправлял данные, то коллизии не произошло и вычислительный центр отправлял оповещение всем компьютерам, используя второй канал. Если же в этот момент еще один компьютер отправлял данные вычислительному центру, то произошла коллизия, и вычислительный центр получил испорченное сообщение (так как несколько сообщений были отправлены одновременно на одной частоте) и не отправлял оповещения. Если компьютер отправил сообщение и не получил оповещения в течение некоторого времени, то он отправлял сообщение еще раз по прошествии случайного промежутка времени. Важным фактом является то, что использовалась разделяемая среда для отправки данных с компьютеров на вычислительный центр.
====Pure Aloha====
Первая версия данного протокола. Компьютеры действовали следующем образом:
* Если есть данные для отправки, то отправь данные
* Если во время отправки данных были получены данные от другого компьютера, то произошла коллизия и все отправлявшие в этот момент компьютеры должны отправить сообщения еще раз позже
Заметим, что данный протокол не проверяет занятость канала перед отправкой данных.
Также довольно очевидным является тот факт, что среда передачи не используется с максимальной эффективностью, потому что коллизии могут происходить довольно часто и каждая коллизия заканчивается повторной отправкой данных всеми участниками коллизии.

[[Файл:Pure.png]]
====Slotted Aloha====
Модификация протокола Aloha. Ось времени разбивалась на дискретные интервалы, названные слотами. Каждый компьютер последовательно отмерял границы слотов. Для синхронизации использовался специальный сигнал, передаваемый с широковещательной антенны всем терминалам. При появлении данных для передачи терминал задерживал передачу до начала следующего слота. Длительность слотов подбиралась таким образом, чтобы за один слот компьютер успевал отправить свои данные вычислительному центру и получить оповещение о получении данных от вычислительного центра.
[[Файл:Slotted_Aloha_scheme1.png]]
=== CSMA ===
{{Определение
|definition =
'''CSMA протокол''' (англ. ''Carrier Sense Multiple Access'') - протокол MAC-уровня, в котором узел, желающий передать пакет данных, проверяет чистоту канала , то есть слушает шумы в передающей среде в течение заранее заданного периода времени. Узел может передать пакет, если передающая среда оценивается, как чистая.
}}
====Виды CSMA====
* CSMA/CD - CSMA with collision detection
Если во время передачи кадра компьютер обнаруживает другой сигнал, занимающий передающую среду, то он отправляет сигнал преднамеренной помехи и ждет в течение случайного промежутка времени прежде чем повторить отправку сигнала. Можно заметить, что тот факт, что передающая среда свободна до начала передачи совсем не значит, что не произойдет коллизии в момент передачи, потому что другой узел тоже может посмотреть на состояние передающей среды в тот же момент времени, увидеть, что она свободна и тоже начать отправку. Но при этом на практике вероятность таких ситуаций ниже и количество коллизий будет меньше. Также можно заметить, что для применения данного алгоритма нужно, чтобы каждый узел видел любой другой узел. Ниже описывается случай, в котором это не так. Именно поэтому данный алгоритм не работает с Wi-Fi.
[[Файл:CSMACD_Scheme1.png]]
* CSMA/CA - CSMA with collision avoidance
{{Определение
|definition =
'''Hidden Node Problem''' - проблема того, что каждый из двух узлов видит точку доступа, но при этом узлы не видят друг друга. Таким образом, нельзя решить конфликт с помощью протокола CSMA/CD.
}}
CSMA/CA Применяется для решения Hidden Node Problem. Протокол:
* Узел слушает передающую среду. Если кто-то другой передает, то ждет случайный промежуток времени.
* Узел отправляет RTS (Request To Send) сигнал управляющему узлу. Если он получает в ответ CTS (Clear To Send) сигнал, то отправляет данные. Иначе- ждет случайный промежуток времени.
В данном случае количество коллизий уменьшается, потому что сигнал CTS выдается узлом, который принимает сигнал. Помимо уменьшения числа коллизий, решается и проблема скрытого узла, поскольку отправляющему узлу достаточно видеть только принимающий узел, от которого он получит CTS. А видеть другой узел, который будет отправлять данные, уже нужно только принимающему узлу, чтобы отправлять CTS.
[[Файл:CSMACA_Scheme.png]]
==Литература==
* [https://en.wikipedia.org/wiki/MAC_address MAC address]
* [https://en.wikipedia.org/wiki/ALOHAnet ALOHA Network]
* [https://en.wikipedia.org/wiki/Carrier_sense_multiple_access CSMA]

Файл:CSMACA Scheme.png

2016-12-07T19:32:02Z

Slyusar:

Data link layer - MAC - Aloha, CSMA

2016-12-07T19:23:51Z

Slyusar:

Файл:CSMACD Scheme1.png

2016-12-07T19:23:23Z

Slyusar:

Data link layer - MAC - Aloha, CSMA

2016-12-07T19:15:02Z

Slyusar:

Файл:CSMACD Scheme.png

2016-12-07T19:13:50Z

Slyusar:

Data link layer - MAC - Aloha, CSMA

2016-12-07T18:43:09Z

Slyusar:

Data link layer - MAC - Aloha, CSMA

2016-12-07T18:39:10Z

Slyusar:

Data link layer - MAC - Aloha, CSMA

2016-12-07T18:38:08Z

Slyusar:

Файл:Pure.png

2016-12-07T18:37:45Z

Slyusar:

Data link layer - MAC - Aloha, CSMA

2016-12-07T18:34:10Z

Slyusar:

Файл:Slotted Aloha scheme1.png

2016-12-07T18:32:51Z

Slyusar: Slotted Aloha scheme

Slotted Aloha scheme

Data link layer - MAC - Aloha, CSMA

2016-12-07T18:07:37Z

Slyusar:

Data link layer - MAC - Aloha, CSMA

2016-12-07T17:43:44Z

Slyusar:

Файл:Slotted Aloha scheme.png

2016-12-07T17:42:14Z

Slyusar:

Файл:Pure Aloha scheme.png

2016-12-07T17:38:13Z

Slyusar:

Data link layer - MAC - Aloha, CSMA

2016-12-06T19:25:54Z

Slyusar:

Data link layer - MAC - Aloha, CSMA

2016-12-06T19:16:29Z

Slyusar:

Data link layer - MAC - Aloha, CSMA

2016-12-06T19:15:46Z

Slyusar:

Data link layer - MAC - Aloha, CSMA

2016-12-06T18:35:22Z

Slyusar:

Data link layer - MAC - Aloha, CSMA

2016-12-06T18:31:56Z

Slyusar:

Data link layer - MAC - Aloha, CSMA

2016-12-06T18:30:27Z

Slyusar:

Data link layer - MAC - Aloha, CSMA

2016-12-06T17:58:45Z

Slyusar:

Data link layer - MAC - Aloha, CSMA

2016-12-06T17:57:33Z

Slyusar:

Файл:MAC-address.gif

2016-12-06T17:48:07Z

Slyusar: загружена новая версия «Файл:MAC-address.gif»: Mac address