Приложение 4. Межсетевая передача между двумя узлами на примере взаимодействия сетевого и канального уровня

Рассмотрим процесс передачи сообщения между двумя узлами по составной сети, ограничившись описанием взаимодействия сетевого и канального уровней. Под составной сетью будем понимать сеть, состоящую из локальных сетей, объединенных между собой маршрутизаторами, то есть через общий сетевой уровень.

Введем необходимые соглашения и условные обозначения.

1. Введем два вида адресов канального уровня (аналог MACадресов). Адрес первого типа будет формироваться из трех строчных букв латинского алфавита, адрес второго – из трех прописных букв. Наличием двух разных типов адресов мы указываем на то, что составная сеть может состоять из локальных сетей с разными канальными протоколами. Если адрес состоит из трех букв "z", то это будет широковещательный адрес канального уровня и кадр, отправленный на этот адрес принимают все узлы в локальной сети.

2. Общий для составной сети сетевой протокол будет иметь адреса (аналоги IP адресов), состоящие из двух цифр разделенных тире. Первая цифра указывает на адрес сети, вторая на адрес узла. Причем если в поле адреса узла стоит ноль, то это адрес сети целиком. При конфигурации узла будем указывать адрес шлюза в круглых скобках.

3. На рисунке1 приведем условные обозначения (a - узел сети, b - сеть, c – маршрутизатор, d - сетевое сообщение с адресом отправителя и адресом получателя, e - пример инкапсуляции сетевого сообщения (пакета) в сообщение канального уровня (в кадр).

 

Рисунок 1

4. Примем упрощенные таблицы маршрутизации, в которых указывается адрес сети назначения, порт и шлюз. При передаче сообщения маршрутизатор по адресу назначения, содержащегося в заголовке пакета, определяет адрес сети назначения и по таблице маршрутизации определяет, через какой порт и на какой шлюз необходимо передавать его на следующем этапе маршрута.

На рисунке 2 показана составная сеть с адресной информацией.

Опишем этапы передачи.

1. Перед началом передачи сетевой уровень передающей стороны сформирует пакет с адресом отправителя 1-1 и адресом получателя 3-3. Оставим за рамками рассмотрения откуда узел 11 "узнал" сетевой адрес получателя. Обычно такие задачи решаются с помощью систем, подобных DNS.

2. Перед инкапсуляцией сетевого пакета в кадр канального уровня сетевой уровень устанавливает, что адрес назначения лежит в другой локальной сети и передавать пакет надо через шлюз, указав его канальный адрес в поле адреса назначения кадра канального уровня.

3. В конфигурации узла адрес шлюза (1-3) дан в виде сетевого адреса, поэтому узел 1-1 генерирует широковещательное сообщение на канальном уровне адресованное на адрес "zzz" с запросом "у кого адрес 1-3?". Это сообщение получают все узлы сети 1, но отвечает на него только узел 1-3 со своего адреса канального уровня. Так узел 1-1 определяет канальный адрес назначения для первого шага. 

4. Сетевой пакет инкапсулируется в кадр канального уровня, где в поле адреса отправителя стоит "aaa", а в поле получателя – канальный адрес шлюза "aba".

5. Этот кадр приходит на порт маршрутизатора-шлюза М1. Его канальный уровень принимает кадр для обработки, деинкапсулирует пакет сетевого уровня и передает его на свой сетевой уровень.

6. Сетевой уровень решает задачу маршрутизации. Сначала определяется адрес сети назначения по адресу назначения в сетевом пакете (адрес сети 3-0). По таблице маршуртизации по адресу сети назначения определяется порт, через который надо передать пакет и сетевой адрес следующего шлюза. 

7. Сетевой пакет инкапсулируется в кадр канального уровня сети 2. При этом канальный адрес отправителя будет соответствовать аресу порта ("DBB"), а канальный адрес шлюза определяется по его сетевому адресу так же как и в п.3.

8. Сетевой пакет инкапсулированный в новый кадр канального уровня попадает на маршуртизатор М2. принимается им и обрабатывается так же как в п.5,6 и 7. С той разницей, что М2 определяет, что он непосредственно подключен к сети с адресом

3-0 (сеть 3) и определяет канальный адрес получателя не для 52

следующего шлюза, а для узла назначения 3-3. Сетевой пакет инкапсулируется в новый кадр канального уровня в сети 3 и отправляется уже на узел 3-3. канальный уровень узла назначения принимает кадр, так как в адресе назначения стоит его адрес, деникапсулирует пакет сетевого уровня и передает его выше по стеку на сетевой уровень для обработки. Так как сетевой адрес назначения соответствует собственному адресу узла, то пакет принимается, деникапсулируется вложенное сообщение и передается выше по стеку.

 

Обратите внимание:

1. в сетях 1 и 3 есть узлы с одинаковыми адресами канального уровня. Это возможно, так как область действия адресации канального уровня – локальная сеть.

2. В составной сети адреса сетевого уровня из одной локальной сети должны иметь одинаковую сетевую часть. Это нужно для решения задачи маршрутизации.

3. В составной сети адреса сетевого уровня должны быть уникальными.

4. За счет процедуры инкапсуляции межсетевое взаимодействие не завит от природы канальных протоколов в локальных сетях.