2015-05-30
3723
IPv4 (англ. Internet Protocol version 4) — четвёртая версия интернет протокола (IP). Первая широко используемая версия. IPv4 был разработан в
70-х годах. Спецификация IPv4 была впервые опубликована в качестве стандарта в 1981 году. Большая часть Интернет по-прежнему использует протокол и адресацию IPv4.
IPv4 использует 32-битные (четырёхбайтные) адреса, ограничивающие адресное пространство 4294967296 (232) возможными уникальными адресами. Сегодня стремительное развитие Интернет достигло точки, когда большая часть адресов IPv4 уже распределена.
Уже к 1992 году ограниченность адресного пространства IPv4 встала на повестку дня. В начале 1994 года была начата работа над созданием новой версии протокола IP, позднее получившей название IPv6. Базовая спецификация было опубликована в 1998 году, окончательная версия структуры адресации IPv6 - в 2006 году.
Основные отличия IPv6
Размер адресного пространства
Размер адреса IPv6 128 бит (против 32). Помимо значительного увеличения адресного пространства предполагается, что IPv6 сможет поддерживать большее число уровней сетевой иерархии и более оптимальное с точки зрения маршрутизации и конфигурации распределение адресного пространства.
|
|
|
Оптимизация обработки
При разработке протокола IPv6, особое внимание было уделено оптимизации обработки пакетов на сетевом уровне. IPv6 предполагает наличие вложенных заголовков для различных расширений, например, для криптографической защиты данных. В то же время базовый заголовок IPv6 содержит минимальное число полей и имеет фиксированный размер.
Другой особенностью и отличием от IPv4 является отсутствие поддержки так называемой фрагментации пакетов. В случае IPv4 если маршрутизатор получает пакет, размер которого слишком большой для передачи через интерфейс, маршрутизатор производит фрагментацию - дробление пакета на более мелкие, в дальнейшем консолидируемые в исходный пакет получателем. Заголовок пакета IPv4 имеет соответствующие поля, поддерживающие эту функциональность.
В IPv6 фрагментация промежуточными устройствами запрещена. Если пакет IPv6 превышает допустимый размер для последующей передачи, маршрутизатор генерирует сообщение ICMP "Packet too big" (Слишком большой пакет) и посылает его обратно отправителю. В зависимости от приложения отправитель либо выбирает размер пакета, который позволит передачу на всем пути следования без фрагментации, либо дробит пакет самостоятельно. Как и в случае IPv4 консолидация фрагментированных пакетов входит в задачу получателя. Как следствие, передача пакетов IPv6 требует меньших затрат от промежуточного сетевого оборудования.
Автоконфигурация
|
|
|
Для протокола IPv6 была разработана так называемая система автоконфигурации без сохранения состояния (Stateless Autoconfiguration). Данный протокол позволяет различным устройствам, присоединенным к сети IPv6, получить доступ в Интернет без дополнительных средств - например, DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol). Суть подхода заключается в том, что устройство получает адрес, состоящий из префикса сети и идентификатора устройства, автоматически сгенерированного с использованием MAC-адреса.
Защита данных
В протокол IPv6 изначально включена система безопасности, основанная на технологии IPsec. IPsec предусматривает два режима работы: транспортный режим и туннельный режим. В транспортном режиме производится защита (шифрование) данных пакета, но не заголовка. При использовании туннельного режима данные всего пакета, включая заголовок, шифруются и инкапсулируются в новый пакет. Получатель, указанный в этом новом пакете, является окончанием защищенного канала, или туннеля, и в его задачу входит извлечение изначального пакета и последующая доставка. Дополнительно, пакет IPv6 содержит заголовок аутентификации для определения подлинности и отсутствия модификации данных пакета.
Мобильность
Поддержка мобильности в IP означает, что оконечное устройство может изменить свое местоположение в сети и IP адрес без потери существующих связей, соответствующих потокам передачи данных. Для обеспечения этой функциональности, мобильные устройства используют отдельные IP адреса, по которым устройства всегда доступны при передаче данных.
За авторизацию мобильного устройства в сети и обеспечение соответствия между реальным и мобильным IP адресами отвечает т.н. Домашний Агент - устройство, расположенное в "домашней" сети мобильного пользователя. Основным отличием реализации мобильности между IPv4 и IPv6 является то, что в случае IPv4 передача данных также производится (туннелируется) через Домашнего Агента, в то время как в IPv6 Домашний Агент обеспечивает только контролирующие функции (авторизацию и обеспечение соответствия между реальным и мобильным адресами), а передача данных производится между отправителем и получателем напрямую. Такой подход обеспечивает более оптимальную маршрутизацию данных и, как следствие, повышение качества передачи.
БИЛЕТ
Классификация топологических элементов сетей. Основные понятия: узлы сети, кабельный сегмент, сегмент сети, логическая сеть, облако, пассивные и активные коммуникационные устройства
Классификация топологических элементов сетей
Локальные сети состоят из конечных устройств и промежуточных устройств, соединенных кабельной системой. Определим некоторые основные понятия.
Узлы сети (nodes) — конечные устройства и промежуточные устройства, наделенные сетевыми адресами. К узлам сети относятся компьютеры с сетевым интерфейсом, выступающие в роли рабочих станций, серверов или в обеих ролях; сетевые периферийные устройства (принтеры, плоттеры, сканеры); сетевые телекоммуникационные устройства (модемные пулы, модемы коллективного использования); маршрутизаторы.
Кабельный сегмент — отрезок кабеля или цепочка отрезков кабелей, электрически (оптически) соединенных друг с другом, обеспечивающие соединение двух или более узлов сети.
Сегмент сети (или просто сегмент) — совокупность узлов сети, использующих общую (разделяемую) среду передачи. Применительно к технологии Ethernet это совокупность узлов, подключенных к одному коаксиальному кабельному сегменту, одному хабу (повторителю), а также к нескольким кабельным сегментам и/или хабам, связанным между собой повторителями. Применительно к Token Ring это одно кольцо.
Сеть (логическая) — совокупность узлов сети, имеющих единую систему адресации третьего уровня модели OSI. Примерами могут быть IPX-сеть, IP-сеть. Каждая сеть имеет свой собственный адрес, этими адресами оперируют маршрутизаторы для передачи пакетов между сетями. Сеть может быть разбита на подсети (subnet), но это чисто организационное разделение с адресацией на том же третьем уровне. Сеть может состоять из множества сегментов, причем один и тот же сегмент может входить в несколько разных сетей.
|
|
|
Облако (cloud) — коммуникационная инфраструктура с однородными внешними интерфейсами, подробностями организации которой не интересуются. Примером облака может быть городская-междугородная-международная телефонная сеть: в любом ее месте можно подключить телефонный аппарат и связаться с любым абонентом.
Активное оборудование — это оборудование, содержащее электронные схемы, получающее питание от электрической сети или других источников и выполняющее функции усиления, преобразования сигналов и иные. Это означает способность такого оборудования обрабатывать сигнал по специальным алгоритмам. В сетях происходит пакетная передача данных, каждый пакет данных содержит также техническую информацию: сведения о его источнике, цели, целостности информации и другие, позволяющие доставить пакет по назначению. Активное сетевое оборудование не только улавливает и передает сигнал, но и обрабатывает эту техническую информацию, перенаправляя и распределяя поступающие потоки в соответствии со встроенными в память устройства алгоритмами.
В состав активного оборудования включаются следующие типы приборов:
· Сетевой адаптер — плата, которая устанавливается в компьютер и обеспечивает его подсоединение к локальной вычислительной сети (ЛВС);
· Репитер — прибор, как правило, с двумя портами, предназначенный для повторения сигнала с целью увеличения длины сетевого сегмента;
· Концентратор (активный хаб, многопортовый репитер) — прибор с
4-32 портами, применяемый для объединения пользователей в сеть;
· Мост — прибор с 2 портами, обычно используемый для объединения нескольких рабочих групп ЛВС, позволяет осуществлять фильтрацию сетевого трафика, разбирая сетевые (MAC) адреса;
|
|
|
· Коммутатор (свитч) — прибор с несколькими (4-32) портами, обычно используемый для объединения нескольких рабочих групп ЛВС (иначе называется многопортовый мост);
· Маршрутизатор (роутер) — используется для объединения нескольких рабочих групп ЛВС, позволяет осуществлять фильтрацию сетевого трафика, разбирая сетевые (IP) адреса;
· Медиаконвертер — прибор, как правило, с двумя портами, обычно используемый для преобразования среды передачи данных (коаксиал-витая пара, витая пара-оптоволокно);
· Сетевой трансивер — прибор, как правило, с двумя портами, обычно используемый для преобразования интерфейса передачи данных.
Пассивное оборудование — это оборудование, не получающее питание от электрической сети или других источников, и выполняющее функции распределения или снижения уровня сигналов. Например, кабельная система: кабель (коаксиальный и витая пара), вилка/розетка и т. д. Также, к пассивному оборудованию иногда относят оборудование трассы для кабелей: кабельные лотки, монтажные шкафы и стойки, телекоммуникационные шкафы.
