Павликевич М.Й Телекомунікаційні мережі ч2. Мережі ІР

Подождите немного. Документ загружается.

2. Мережі IP.

_______________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

М. Павликевич. Телекомунікаційні мережі. Навчальний посібник для студентів спеціальності

"Інформаційні мережі зв'язку, 2009.

Рис. 2.16. Організація A змінює надавача послуг на ISP №2.

З точки зору збереження обсягу таблиць роутінгу найкраще було б, щоб організація A

отримала блок адрес від ISP №2 і здійснила перенумерацію. Це дозволило б восьми мережам

організації A бути невидимими за агрегованим оголошенням роутінгу від ISP #2. Однак

перенумерація вимагає багато роботи і може бути складною, якщо не неможливою для організації A.

Тому для організації A вигідніше зберегти свій наявний адресний простір і дати ISP №2 оголосити, як

виняток, більш точний маршрут до Internet. Винятковий маршрут дозволяє висилати весь трафік для

200.25.90.0/16 до ISP №1, за винятком трафіку до 200.25.16.0/21. Це здійснюється так, що ISP №2

оголошує, крім власного блоку 199.30.0.0/16, ще маршрут до 200.25.16.0/21 (див. рис. 2.16).

Використовуючи алгоритм найдовшого узгодження, роутери Internet можуть маршрутувати трафік,

адресований станції 200.25.17.25, до ISP №2, який тоді пересилає трафік до організації A. Звичайно,

що впровадження великої кількості виняткових маршрутів зменшує ефективність впровадження

CIDR і може привести до поновного швидкого зростання обсягу таблиць роутінгу.

2.5. Протокол динамічного конфігурування станції DHCP

2.5.1. Потреба у динамічному конфігуруванні IP-адрес

Процес початку роботи комп’ютеризованої системи відомий як початкове завантаження

(bootstrapping). У більшості систем початкова послідовність завантаження (bootstrap) починається з

кодом у ROM, який виконує CPU. Код в ROM містить тільки перший крок – він лише завантажує

образ операційної системи в оперативну пам’ять. Існують два способи отримання образу:

 станція - вбудована система. У бездисковій станції код ROM містить достатню підтримку

програмного забезпечення для здійснення мережевої комунікації. Код ROM використовує

мережеву підтримку для знаходження і завантаження образу.

 станція - звичайний комп’ютер. Код ROM завантажує образ з добре відомого місця у зовнішній

пам’яті, наприклад, зі жорсткого диска. Звичайно завантажений образ поміщається в операційну

систему, яка керує станцією.

Недоліком системи протоколів TCP/IP порівняно з такими протоколами, як IPX, є

необхідність призначення IP-адрес і конфігураційних параметрів для кожної станції або

периферійного прострою в IP-мережі. Це вимагає значного обсягу праці мережного адміністратора. У

будь-якому випадку образ, завантажений ROM, не орієнтований на конкретне обладнання. Замість

цього, образ є загальним (generic), що означає потребу його конфігурування для локального

обладнання перед використанням. Зокрема, образ не містить таких мережевих подробиць, як IP-

адреса станції, мережева маска або доменне ім’я.

Існують окремі протоколи і пов’язані з ними механізми, які вирішують деякі проблеми

динамічного конфігурування станцій. Зокрема, до них слід віднести протокол зворотнього

розв’язання адрес (Reverse Address Resolution Protocol - RARP) разом з розширенням, визначеним у

Dynamic RARP (DRARP). Він вирішує проблему виявлення мережевих адрес і включає механізм

автоматичного призначення IP-адрес. Простий протокол пересилання файлів (Trivial File Transfer

Protocol - TFTP) забезпечує транспорт образу початкового завантаження від відповідного сервера.

Протокол повідомлень регулювання Internet (Internet Control Message Protocol - ICMP) здійснює

2. Мережі IP.

_______________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

М. Павликевич. Телекомунікаційні мережі. Навчальний посібник для студентів спеціальності

"Інформаційні мережі зв'язку, 2009.

інформування станцій про додатковий роутер через повідомлення переспрямування, а також може

інформувати про маску підмережі через ICMP-запит маски та іншу інформацію через ICMP-

інформаційний запит. Станції можуть локалізувати роутери через механізм виявлення роутерів ICMP.

Внаслідок зростання складності конфігурування проектанти протоколів TCP/IP вирішили

об’єднати багато кроків конфігурування в один, зробивши сервер здатним підтримувати понад один

вид конфігураційної інформації і опрацювавши BOOTstrap Protocol – BOOTP. Для отримання

конфігураційної інформації програмне забезпечення протоколу поширює широкомовний запит

BOOTP (BOOTP Request). Сервер BOOTP, який прийняв запит, вибирає окремі частини

конфігураційної інформації для станції, який вислав запит, поміщає їх у відповідь BOOTP (BOOTP

Response) і висилає її до відповідної станції. Таким чином протягом одного кроку станція отримує

потрібну інформацію: свою IP-адресу, ім’я сервера і його IP-адресу, а також IP-адресу роутера за

замовчуванням (default router). Підкреслимо, що BOOTP висилає запит і отримує відповідь ще перед

тим, як буде сконфігурована IP-адреса станції. Це можливе завдяки використанню широкомовної IP-

адреси (одиниці у всіх бітах) як адреси призначення і використання нулів у всіх бітах для адреси

джерела. Якщо станція використовує адресу з усіма нулями для висилання запиту, то сервер BOOTP

використовує широкомовну адресу для повернення відповіді або вживає фізичну (MAC-) адресу

вхідної рамки Канального рівня для висилання відповіді за індивідуальною адресою. У цій ситуації

сервер повинен уникати використання ARP, бо клієнт, який ще не знає своєї IP-адреси, не може

відповісти на запит ARP. Таким чином станція, яка не знає своєї IP-адреси, може комунікуватися з

сервером BOOTP.

Формат пакету BOOTP показаний на рис. 2.17 . Повідомлення пересилається за допомогою

транспортного протоколу UDP, інкапсульованого в данограму IP.

0 8 16 24 31

Операція (OP)

Тип адреси

обладнання (HTYPE)

Довжина адреси

обладнання (HLEN)

Кількість стрибків

(HOPS)

Ідентифікатор транзакції (TRANSACTION IDENTIFIER)

Минуло секунд (SECONDS ELAPSED) Не використано (UNUSED)

IP-адреса клієнта (CLIENT IP ADDRESS)

Ваша IP-адреса (YOUR IP ADDRESS)

IP-адреса сервера (SERVER IP ADDRESS)

IP-адреса роутера (ROUTER IP ADDRESS)

Фізична адреса обладнання клієнта (CLIENT HARDWARE ADDRESS (16 OCTETS))

Ім'я станції сервера (SERVER HOST NAME (64 OCTETS))

Ім'я файла (BOOT FILE NAME (128 OCTETS))

Область виготівника (VENDOR SPECIFIC AREA (64 OCTETS))

Рис. 2.17 . Формат повідомлення BOOTP.

Перші сім полів містять інформацію, яка використовується при обробці повідомлення:

 поле OP визначає тип повідомлення і отримує значення 1 для запиту (BOOTREQUEST) і 2

для відповіді (BOOTREPLY);

 поле HTYPE визначає тип адреси обладнання: деякі значення цього поля наведені нижче:

 1 – Ethernet (10 Мбіт/с);

 6 – мережі стандарту IEEE 802;

 15 – Frame Relay;

2. Мережі IP.

_______________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

М. Павликевич. Телекомунікаційні мережі. Навчальний посібник для студентів спеціальності

"Інформаційні мережі зв'язку, 2009.

 16, 19, 21 – ATM;

 поле HLEN визначає довжину адреси обладнання (найчастіше це MAC-адреса, наприклад, для

Ethernet це значення дорівнює 6 байтів);

 поле HOPS визначає, через скільки серверів (агентів ретрансляції DHCP) перейшов запит;

 поле TRANSACTION IDENTIFIER містить випадкове число, вибране клієнтом, яке клієнт і

сервер використовують для розрізнення запитів і відповідних їм відповідей;

 поле SECOND ELAPSED визначає, скільки секунд минуло від моменту, коли станція

розпочала завантаження; клієнт встановлює його в нуль;

 поле CLIENT IP ADDRESS у запиті заповнює станція тільки у тому випадку, якщо він знає

свою IP-адресу, наприклад, через застосування RARP.

Наступні поля використовуються у повідомленні-відповіді для переносу інформації назад до станції,

яка здійснює завантаження. Якщо станція не знає своєї IP-адреси, то сервер використовує поле YOUR

IP ADDRESS для підстановки відповідного значення. Крім того, сервер вживає поля SERVER IP

ADDRESS і SERVER HOST NAME, щоб надати станції інформацію щодо розміщення комп’ютера,

на якому працює сервер. Поле ROUTER IP ADDRESS містить IP-адресу роутера за замовчуванням.

Крім конфігурації протоколу , BOOTP дозволяє станції знаходити образ завантаження. Для

цього станція поміщає загальний запит у поле BOOT FILE NAME. Сервер BOOTP визначає файл,

який містить потрібний образ, і висилає до станції ім’я цього файла у полі BOOT FILE NAME. Після

отримання відповіді станція повинна використати простий протокол пересилання файлів (Trivial File

Transfer Protocol – TFTP) для отримання копії образу.

2.5.2. Протокол DHCP

Протокол динамічного конфігурування станції (Dynamic Host Configuration Protocol - DHCP)

– це мережний ужитковий протокол, який використовують пристрої (клієнти DHCP) для

отримання конфігураційної інформації до станцій в мережі TCP/IP. Цей протокол зменшує

навантаження системного адміністратора, дозволяючи мережам додавати пристрої з незначним

ручним втручанням або взагалі без нього. Протокол DHCP дозволяє централізовано призначати

адреси і адмініструвати конфігурування клієнтських вузлів, заощаджуючи час і запобігаючи

помилкам.

Початково протокол DHCP визначений у RFC 1531 (1993 р.) як наступник протоколу BOOTP.

Подальша його модифікація, описана в RFC 2131 (1997 р.) – це поточна версія для мереж протоколу

IPv4. Розширення DHCP для мереж протоклу IPv6 опубліковане як RFC 3315.

DHCP пропонує такі функціональні можливості:

 дозволяє мережевому адміністратору визначати пул IP-адрес, які будуть призначатися сервером

клієнтським станціям;

 обслуговує не тільки IP-адреси, а також пов’язані з ними конфігураційні параметри, такі як

мережеві маски, роутер за замовчуваннм, сервери DNS, необхідні для забезпечення коректної

роботи TCP/IP;

 працює через більшість IP-роутерів і дозволяє надавати IP-адреси на підставі запитів від

конкретної підмережі;

 адреси надаються (“орендуються”) на певен період часу, після чого повертаються назад в пул

невиділених адрес, що дозволяє використовувати їх для потреб інших клієнтів.

Для застосування DHCP потрібні сервер DHCP для призначення адрес та обслуговування бази

даних і клієнт DHCP. Клієнт DHCP – це станція, яка використовує DHCP для отримання

конфігураційних параметрів, таких як мережева адреса, на запит до сервера DHCP, а сервер DHCP –

це станція, яка повертає конфігураційні параметри на запит клієнта DHCP.

DHCP базується на протоколі початкового завантаження операційної системи (Bootstrap

Protocol - BOOTP), опублікованому в RFC 951, додаючи здатність до автоматичного призначення

мережевих адрес, придатних для повторного використання, і додаткових конфігураційних опцій.

DHCP охоплює визначення поведінки агента пересилання BOOTP, а учасники DHCP можуть

взаємодіяти з учасниками BOOTP. Агент пересилання BOOTP або просто агент пересилання – це

станція або роутер, який пересилає повідомлення DHCP між клієнтом і сервером DHCP. DHCP

2. Мережі IP.

_______________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

М. Павликевич. Телекомунікаційні мережі. Навчальний посібник для студентів спеціальності

"Інформаційні мережі зв'язку, 2009.

спроектований для використання того самого режиму роботи агента пересилання, який визначений

специфікаціями протоколу BOOTP.

DHCP складається з двох компонентів:

 протоколу для доручення конфігураційних параметрів, специфічних для станції, від сервера

DHCP до станції, і

 механізму для призначення мережевих адрес станціям.

DHCP побудований згідно з моделлю клієнт-сервер, де сервер DHCP, виділений станціям, призначає

їм мережеві адреси і доручає конфігураційні параметри тим станціям, які конфігуруються динамічно.

DHCP підтримує три механізми для призначення IP-адрес:

 автоматичне призначення - DHCP призначає клієнту IP-адреси для постійного використання з

діапазону адрес, визначеного мережним адміністратором;

 динамічне призначення - DHCP призначає клієнту IP-адреси на обмежений період часу (або доки

клієнт однозначно відмовиться від адреси);

 призначення вручну - клієнтська IP-адреса призначається мережевим адміністратором і DHCP

використовується тільки для пересилання адреси до клієнта; перевага перед налаштуванням

кожної станції вручну полягає лише в централізованому зберіганні адрес, внаслідок чого

спрощується внесення змін.

У конкретній мережі можна використовувати один або декілька цих механізмів, залежно від політики

мережевого адміністратора.

Динамічне призначення є тільки одним з трьох механізмів, які дозволяють автоматизувати

повторне використання адрес, котрі більше не потрібні клієнтам, яким вони були призначені. Тобто,

динамічне призначення звичайно придатне для призначення адрес клієнтам, під’єднаним до мережі

тільки тимчасово, або для спільного використання обмеженого пулу IP-адрес клієнтами, які не

потребують постійних IP-адрес. Призначення вручну дозволяє використовувати DHCP для процесу

дистанційного конфігурування станцій з IP-адресами вручну в середовищі, для якого з певних

міркувань бажано керувати призначенням IP-адрес поза автоматичним або динамічним механізмами

DHCP. Формат повідомлень DHCP базується на форматі повідомлень BOOTP для охоплення їх

агентом пересилання BOOTP, що забезпечує можливість взаємодії чинного клієнта BOOTP зі

сервером DHCP. Це виключає потребу мати сервер DHCP у кожному фізичному сегменті мережі.

Після отримання параметрів через DHCP клієнт здатний до обміну пакетами з будь-якою

іншою станцією в Internet. Клієнт і сервер можуть узгоджувати пересилання тільки тих параметрів

TCP/IP, які потрібні клієнту або властиві конкретній підмережі. DHCP дозволяє, але не вимагає

конфігурування параметрів клієнта, не пов’язаних прямо з протоколом IP. DHCP також не здійснює

реєстрацію щойно сконфігурованого клієнта у системі доменних імен (Domain Name System – DNS).

DHCP також не призначений до конфігурування роутерів.

2.5.2.1.

Короткий опис протоколу DHCP

З точки зору клієнта DHCP – це розширення механізму BOOTP. Цей режим роботи дозволяє

чинному клієнту BOOTP взаємодіяти з сервером DHCP без потреби внесення будь-яких змін до

програмного забезпечення для ініціалізації клієнта. RFC 1542 деталізує взаємодію між клієнтами і

серверами BOOTP і DHCP. DHCP використовує формат повідомлення BOOTP, визначений RFC 951 і

описаний вище. Поле OP кожного повідомлення DHCP, висланого від клієнта до сервера, містить код

BOOTREQUEST, якщо ж сервер відповідає клієнту, то це поле містить код BOOTREPLY. На рис.

2.18 показаний формат повідомлення DHCP.

2. Мережі IP.

_______________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

М. Павликевич. Телекомунікаційні мережі. Навчальний посібник для студентів спеціальності

"Інформаційні мережі зв'язку, 2009.

0 8 16 24 31

Операція (OP) Обладнання (HTYPE)

Довжина адреси

(HLEN)

Кількість стрибків

(HOPS)

Ідентифікатор транзакції (TRANSACTION IDENTIFIER)

Минуло секунд (SECONDS ELAPSED) Прапорці (FLAGS)

IP-адреса клієнта (CLIENT IP ADDRESS)

Ваша IP-адреса (YOUR IP ADDRESS)

IP-адреса сервера (SERVER IP ADDRESS)

IP-адреса роутера (ROUTER IP ADDRESS)

Фізична адреса обладнання клієнта (CLIENT HARDWARE ADDRESS (16 OCTETS))

Ім'я станції сервера (SERVER HOST NAME (64 OCTETS))

Ім'я файла (BOOT FILE NAME (128 OCTETS))

Опції (OPTIONS(VARIABLE))

Рис. 2.18 . Формат повідомлення DHCP.

Порівняно з форматом повідомлення BOOTP, зміни здійснені тільки в полях, відзначених на рисунку

сірим заповненням.

Поле FLAGS має формат, показаний на рис. 2.19 .

НуліB

0 1 2 3 4 155 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Біти

Рис. 2.19 . Формат поля FLAGS.

Символ B, вказаний у першому біті зліва, означає ознаку (прапорець) широкомовності. Решта бітів

зарезервовані для майбутнього використання і повинні бути заповнені нулями.

Поле “розширення від виготівника” в протоколі BOOTP перейменоване в поле “опції” у

протоколі DHCP. Подібним чином, позначені (tagged) пункти даних, які використовуються всередині

поля “розширення від виготівника” протоколу BOOTP і на які раніше посилалися як на “розширення

від виготівника”, тепер просто називають “опціями”. Всі “розширення виготівника”, вказані в RFC

1497, є також опціями DHCP. RFC 1533 містить повну систему опцій, визначених для використання

DHCP.

Окремі опції визначені заздалегідь. Зокрема, опція тип повідомлення DHCP (DHCP message

type) мусить бути включена до кожного повідомлення DHCP. Додаткові опції можуть допускатися,

вимагатися або не допускатися залежно віж типу повідомлення DHCP. Типи повідомлень DHCP

описані в табл. 2.5 .

Таблиця 2.5. Типи повідомлень DHCP.

Тип

Повідо

млення

Опис

Код

Спостереження

(Discover)

Широкомовне повідомлення від клієнта для

розпізнавання сервера

Пропозиція

(Offer)

Відповідь від сервера з пропозицією

конфігураційних параметрів

Код

OP=2

BOOTREPLY

2. Мережі IP.

_______________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

М. Павликевич. Телекомунікаційні мережі. Навчальний посібник для студентів спеціальності

"Інформаційні мережі зв'язку, 2009.

Запит

(Request)

Клієнт висилає широком

овне повідомлення до

визначеного сервера, відхиляючи інші сервери

Код

OP=1

BOOTREQUEST

Підтвердження

(ACK)

Сервер призначає

адресу станції клієнта.

Відмова

(NAK)

Сервер відхиляє запит клієнта, наприклад, тому,

що клієнт перемістився в нову мережу або

внаслідок закінчення терміну оренди адреси.

Відхилення (

Decline)

Клієнт виявляє проблему з призначеною

адресою, наприклад, вона вже використовується.

Звільнення (Release)

Клієнт повертає призначену адресу перед

завершенням терміну оренди.

Інформування (

nform)

Клієнт запитує сервер тільки про конфігураційні

параметри і вже має IP-адресу зовні.

Існують дві основні відмінності між DHCP і BOOTP. По-перше, DHCP визначає механізм, за

допомогою якого клієнтам може бути призначені мережеві адреси на обмежений термін

використання, дозволяючи послідовне перепризначення мережевих адрес різним клієнтам. По-друге,

DHCP забезпечує клієнту механізм для отримання всіх конфігураційних параметрів IP, які він може

потребувати.

2.5.2.2.

Як працює DHCP?

Функціональні можливості Cisco IOS DHCP Server є повним впровадженням DHCP Server, яке

призначає та обслуговує IP-адреси з визначеного пулу адрес у роутері для клієнтів DHCP. Якщо Cisco

IOS DHCP Server не може задовільнити запит DHCP з власної бази даних, то він пересилає цей запит

до одного або більше вторинних серверів DHCP, визначених мережним адміністратором.

Станція А

DHCPDISCOVER (broadcast)

DHCPOFFER (unicast)

DHCPREQUEST (broadcast)

DHCPACK (unicast)

Сервер

DHCP

Рис. 2.20 . Запит на отримання IP-адреси від сервера DHCP.

Рис. 2.20 показує основні кроки, які здійснюються, коли клієнт DHCP запитує IP-адресу від

сервера DHCP. Клієнт (станція А) висилає широкомовнне повідомлення DHCPDISCOVER для

локалізації сервера. Сервер DHCP пропонує конфігураційні параметри (такі, як IP-адресу, MAC-

адресуЮ доменне ім’я, оренду для цієї IP-адреси) клієнту, висилаючи повідомлення DHCPOFFER на

його індивідуальну адресу. Клієнт DHCP може отримати пропозиції від багатьох DHCP-серверів і

може прийняти будь-яку одну з пропозицій, звичайно, це перша з отриманих. Надіслання пропозиції

від сервера не гарантує, що саме ця IP-адреса буде призначена клієнту, однак, сервер звичайно

резервує цю адресу, доки клієнт має шанс формально замовити цю адресу. Клієнт відсилає

формальне замовлення на пропоновану адресу до DHCP-сервера у широкомовному повідомленні

DHCPREQUEST. Сервер підтверджує, що ця IP-адреса буде призначеня клієнту, відповідаючи йому

індивідуально адресованим повідомленням DHCPACK. Оскільки формальне замовлення

пропонованої IP-адреси (повідомлення DHCPREQUEST) широкомовне, то всі інші DHCP-сервери,

які прийняли повідомлення DHCPDISCOVER від цього клієнта, можуть вивільнити IP-адреси,

зарезервовані для нього. Якщо конфігураційні параметри, вислані від сервера до клієнта у

повідомленні DHCPOFFER містять помилку, клієнт відповідає DHCP-серверу широкомовним

повідомленням DHCPDECLINE. Сервер може вислати до цього клієнта широкомовне повідомлення

про відмову DHCPNAK, яке означає, що запропоновані конфігураційні параметри не будуть

призначені, якщо протягом узгодження параметрів виникла помилка, або якщо клієнт занадто

2. Мережі IP.

_______________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

М. Павликевич. Телекомунікаційні мережі. Навчальний посібник для студентів спеціальності

"Інформаційні мережі зв'язку, 2009.

затримався з відповіддю на повідомлення DHCPOFFER сервера і сервер призначив ці параметри

іншому клієнту.

DHCP визначає процес, за яким DHCP-сервер знає IP-підмережу, де розташований клієнт, і

він може призначити IP-адресу з пулу коректних IP-адрес для цієї підмережі. Сервер DHCP визначає,

який пул адрес використати для обслуговування запиту клієнта, на такій підставі:

 якщо клієнт не безпосередньо під’єднаний (поле giaddr широкомовного повідомлення

DHCPDISCOVER ненульове), то DHCP-сервер узгоджує DHCPDISCOVER з пулом DHCP,

який містить цю підмережу в IP-адресі у полі giaddr;

 якщо клієнт під’єднаний безпосередньо (поле giaddr дорівнює нулю), то DHCP-сервер

узгоджує DHCPDISCOVER з пулами DHCP, які містять підмережі, сконфігуровані на

приймальному інтерфейсі. Якщо цей інтерфейс має вторинну IP-адресу, то підмережі,

асоційовані з вторинною IP-адресою, перевіряються на можливість призначення адрес тільки

після того, як адреси з підмережі, асоційованої з первинною IP-адресою на інтерфейсі,

вичерпані.

Коли клієнт DHCP вмикається вперше, він висилає широкомовний пакет у мережу з DHCP-

запитом. Цей запит приймає сервер DHCP, який виділяє IP-адресу для клієнта з числа наявних в

межах одного з адресних пулів. Кожен пул DHCP використовується для іншого IP-мережевого

сегменту. В мережах з роутерами, які підтримують протокол DHCP, роутер додає до запиту

надлишкову інформацію, яка повідомляє сервер про те, з якої мережі надходить запит. Сервер DHCP

використовує цю інформацію для вибору адреси з відповідного пулу, після чого відповідає клієнту,

надаючи йому адресу і потрібні конфігураційні параметри.

Однак DHCP-сервер не виділяє адресу на постійно. Він повідомляє клієнта, що адреса надана

на певний період часу, який регулюється адміністратором мережі і звичайно становить від однієї до

трьох діб. Коли цей термін вичерпується, то клієнт може звернутися до сервера зі запитом на

поновлення терміну, однак якщо сервер не отримає такого запиту до вичерпання терміну надання

адреси, то він повертає виділену адресу до пулу для іншого використання.

2.5.2.3.

Автоматичне призначення адрес

Хоч протокол BOOTP спрощує внесення конфігураційних параметрів у програмне

забезпечення протоколів, він не вирішує повністю проблему автоматичного конфігурування, бо

навіть при використанні BOOTP станція не може завантажитися до нової мережі, доки мережевий

адміністратор вручну не внесе цю станцію до бази даних. Для автоматичного конфігурування

запропонований протокол динамічного конфігурування станцій (Dynamic Host Configuration Protocol

– DHCP). На відміну від BOOTP, протокол DHCP передбачає механізм, який дозволяє станції

під’єднатися до нової мережі та отримати IP- адресу без ручних маніпуляцій. Ще більш важливо те,

що DHCP дозволяє здійснювати це як станціям, які мають клієнтське програмне забезпечення, так і

станціям зі серверним ПЗ. Якщо станція-клієнт переміщається в нову мережу, то вона отримує

необхідну конфігураційну інформацію; станції-сервери отримують постійні адреси, які не

змінюються при перезавантаженні. Для цього використовується схема клієнт-сервер. Коли станція-

клієнт здійснює завантаження, вона висилає широкомовний запит DHCP (DHCP Request), на який

сервер висилає відповідь DHCP (DHCP Reply). Відповідь класифікується як повідомлення-пропозиція

DHCP (DHCP Offer Message), яке містить адресу сервера, який пропонується клієнту.

Адміністратор може сконфігурувати сервер DHCP так, щоб він мав два типи адрес:

 постійні адреси, які призначаються станціям, що містять програмне забезпечення серверів;

 пул адрес, які надаються на вимогу.

Коли станція висилає запит до DHCP, то сервер DHCP звертається до своєї бази даних для

знаходження конфігураційної інформації. Якщо база даних містить вхід для конкретної станції, тобто

коли вона вже зареєстрована в базі даних, то сервер висилає конфігураційну інформацію, записану

для цього входу; якщо ж вхід відсутній, то сервер вибирає наступну IP-адресу з пулу вільних адрес і

надає її станції, яка вислала даний запит. Адреси, які надаються на вимогу, не чинні постійно, а

орендуються на певний обмежений період часу, встановлений адміністратором сервера. Тому, коли

період оренди закінчується, то станція мусить звернутися до DHCP за продовженням оренди.

Звичайно сервер продовжує оренду, однак це залежить від адміністративної політики. Якщо DHCP

відмовляє у продовженні оренди, станція клієнта мусить припинити її використання.

2. Мережі IP.

_______________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

М. Павликевич. Телекомунікаційні мережі. Навчальний посібник для студентів спеціальності

"Інформаційні мережі зв'язку, 2009.

2.6. Відповідність між MAC-адресами та IP-адресами.

2.6.1. Протоколи високого рівня і MAC-адреси.

Станції, під’єднані до мережі, можуть обмінюватися даними від програмних модулів

протоколів вищих рівнів. Пакети протоколів вищих рівнів переносяться між станціями в полі даних

рамок Канального рівня, наприклад, рамок Ethernet. Система протоколів вищих рівнів, які переносять

дані застосувань, і система Ethernet є незалежні сутності, які співпрацюють у дорученні даних між

станціями.

Протоколи високого рівня мають свою власну систему адрес, таких, як 32-бітова адреса, що

використовується у чинній версії IPv4. Вищий рівень мережного програмного забезпечення,

базованого на IP, в даній станції обізнаний з власною 32-бітовою IP-адресою і може читати 48-бітову

(6-байтову) Ethernet-адресу з карти свого мережного інтерфейсу, однак це програмне забезпечення не

знає Ethernet-адрес інших станцій в мережі. Станція потребує мати певний спосіб для визначення

Ethernet-адрес інших станцій у мережі, базованій на протоколі IP. Для окремих протоколів високого

рівня, включно з TCP/IP, це робиться з використанням спеціального протоколу розв’язування адрес

(Address Resolution Protocol - ARP).

2.6.2. Протокол ARP.

Рис. 2.21. Робота ARP при початку взаємодії FTP клієнта та сервера.

2. Мережі IP.

_______________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

М. Павликевич. Телекомунікаційні мережі. Навчальний посібник для студентів спеціальності

"Інформаційні мережі зв'язку, 2009.

На рис. 2.21 проілюстровано роботу протоколу ARP для випадку, коли FTP-клієнт станції А

хоче зв’язатися зі FTP-сервером на станції В, яка міститься у тому самому Ethernet-сегменті.

1) FTP-клієнт відкриває сесію зв’язку з FTP-сервером використовуючи протокол TCP;

2) TCP-рівень генерує TCP-сегмент призначений для станції, IP-адреса якї дорівнює 192.168.0.3

(станція В);

3) IP-рівень станції А хоче вислати IP-данограму до станції В, тому передає пакет до модуля

ARP;

4) Оскільки модуль ARP не знає MAC-адреси Ethernet станції В, необхідної, щоб драйвер

Ethernet міг правильно заповнити заголовок рамки Ethernet, то він висилає ARP-запит у формі

широкомовної рамки, запитуючи тим самим усі станції у даному сегменті: "У кого IP адреса =

192.168.0.3 ? Дайте відповідь станції А";

5) Станція з IP-адресаою 192.168.0.3 (тобто станція В), висилає до станції А ARP-відповідь у

формі одноадресної рамки, інформуючи, що "Станція В має Ethernet-адресу рівну

08:00:2b:ba:a0:f7";

6) ARP-модуль станції А передає отриману MAC-адресу драйверу Ethernet, який заповнює

заголовок рамки Ethernet і висилає рамку до мережі.

Подальша робота відбувається без участі ARP, тому що отримані раніше MAC-адреси вже

зберігаються у пам’яті станції.

Рис. 2.22. Формат пакету запиту або відповіді ARP, інкапсульованого у рамку Ethernet.

На рис. 2.22 показано формат пакету ARP-запиту або ARP-відповіді, інкапсульованого в рамку

Ethernet. ARP з успіхом може використовуватися і для інших мереж, розв'язуючи адреси, відмінні від

IP. Поля пакету мають такі значення:

Ethernet destination address

Ethernet

адреса призначення, в ARP

запитах завжди

рівна FF:FF:FF:FF:FF:FF, тобто є широкомовною і

приймається всіма станціями в сегменті;

Ethernet source address

Ethernet

адреса джерела ARP

запиту або відповіді;

fram

e type

Тип рамки Ethernet; кожен протокол, який

інкапсулюється, записує сюди відповідне значення, для

ARP воно рівне 0x0806;

hard type

Тип

MAC

адреси (фізичної), відповідність з якою

встановлюється; для Ethernet це значення рівне 1;

protocol type

Тип про

токольної адреси, відповідність з якою

встановлюється; для IP це значення рівне 0x0800;

hard size

Розмір фізичної адреси в байтах, відповідність з якою

встановлюється, для Ethernet поле дорівнює 6;

protocol size

Розмір в байтах протокольної адреси, яка

перетворюється, для IP поле дорівнює 4;

operation

Вказує на операцію перетворення адрес:

2. Мережі IP.

_______________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________________

М. Павликевич. Телекомунікаційні мережі. Навчальний посібник для студентів спеціальності

"Інформаційні мережі зв'язку, 2009.



1 - ARP-запит;

 2 - ARP-відповідь;

 3 - RARP-запит (див. RARP);

 4 - RARP-відповідь (див. RARP);

sender Ethernet address

Ethernet

адреса джерела ARP запиту (відповіді);

sender IP address

адреса джерела ARP

запиту (відповіді);

target Ethernet address

Цільова Ethernet

адреса в ARP запиті (відповіді);

target IP address

Цільова IP

адреса джерела в ARP запиті (відповіді);

CRC

Циклічна контрольна сума рамки Ethernet.

Для ARP-запиту заповнені всі поля, крім поля target Ethernet address. Коли станція прийняла ARP-

запит, призначений до неї, то вона заповнює це поле своєю MAC-адресою, міняє місцями дві адреси

джерела з двома відповідними доцільовими адресами, встановлює поле operation рівним 2 і відсилає

ARP-пакет як відповідь.

2.6.3. Протокол RARP (Reverse Address Resolution Protocol)

RARP дозволяє станції отримати свою IP-адресу, базуючись на фізичній адресі її мережного

інтерфейсу. В основному RARP використовується тоді, коли комп’ютер не має жорсткого диску для

збереження своєї конфігурації (у тому числі IP-адреси).Як тільки така станція стартує, то вона

починає генерувати широкомовні запити RARP, запитуючи: “Яка IP адреса у станції з Ethernet-

адресою 00:05:fa:13:ad:2e? Дайте відповідь станції 00:05:fa:13:ad:2e”. Станція, яка є RARP-сервером,

діставши такий запит, посилає цільову RARP-відповідь станції, яка запитувала: “Ethernet-адреса

станції 00:05:fa:13:ad:2e відповідає IP-адресі 194.19.11.97”.

Формат RARP-пакету такий самий, як у ARP-пакету (див. рис. ), з тією лише відмінністю, що

значення поля frame type рівне 0x8035, та operation дорівнює 3 для RARP-запиту і 4 для RARP-

відповіді.