Доступ к данным
Адреса
Как вы только что узнали, необходимо сегментировать сообщения в сети. Но эти сегментированные сообщения никуда не пойдут, если они не будут должным образом адресованы. В этом разделе содержится обзор сетевых адресов. Вы также получите возможность использовать инструмент Wireshark, который поможет вам «просматривать» сетевой трафик.
Сетевой и канальный уровни отвечают за доставку данных с устройства источника на устройство назначения. Как показано на рисунке, протоколы на обоих уровнях содержат адреса источника и места назначения, но эти адреса служат разным целям.
- Адрес источника и места назначения сетевого уровня необходим для доставки IP-пакета от источника к месту назначения в той же или в удаленной сети.
- Адрес источника и места назначения канального уровня необходим для доставки кадра канала данных от одной сетевой интерфейсной платы (NIC) к другой сетевой интерфейсной плате в той же сети.
На рисунке показана адресация и маркировка, используемые на различных уровнях модели OSI для доставки данных. Начиная с слева направо, он показывает: физический уровень предоставляет биты синхронизации и синхронизации; уровень канала данных предоставляет физические адреса назначения и источника; сетевой уровень предоставляет логические адреса назначения и источника; транспортный уровень обеспечивает процесс назначения и источника число (порты); а верхние уровни предоставляют закодированные данные приложения.
![](/static/courses/img/ITN_RU/module03/3.7/01.png)
IP-адрес (логический адрес 3-го уровня).
IP-адрес — это логический адрес сетевого уровня, или уровня 3, необходимый для доставки IP-пакета от источника к месту назначения, как показано на рисунке.
На рисунке показан IP-пакет уровня 3, перемещающийся из исходного источника в конечный пункт назначения. Исходный источник PC1, показанный слева, с IP-адресом 192.168.1.110. Конечным пунктом назначения является веб-сервер, показанный в крайнем правом углу, с IP-адресом 172.16.1.99. Выводится пакет IP, оставляющий заголовок PC1 маршрутизатору R1. После этого IP-пакет отображается, оставляя маршрутизатор R1 и направляясь к маршрутизатору R2. После этого IP-пакет выводится из R2 и направляется к веб-серверу. Ниже топологии сети расположена схема заголовка IP-пакета уровня 3, показывающего 192.168.1.110 в качестве источника и 172.16.1.99 в качестве назначения.
![](/static/courses/img/ITN_RU/module03/3.7/02.png)
IP-пакет содержит два IP-адреса.
- IP-адрес источника — IP-адрес устройства-отправителя, изначального источника пакета.
- IP-адрес назначения — IP-адрес устройства-получателя, конечного места назначения пакета.
Адреса сетевого уровня, или IP-адреса, представляют собой сетевые адреса источника и места назначения. Это верно, независимо от того, находятся ли источник и адресат в одной и той же IP-сети или в разных IP-сетях.
IP-адрес состоит из двух частей.
- Сетевая часть IP-адреса — левая часть адреса, которая указывает на принадлежность IP-адреса к определенной сети. Все устройства в одной сети будут иметь одинаковую сетевую часть адреса.
- Узловая часть — оставшаяся часть адреса, которая идентифицирует конкретное устройство в сети. Узловая часть уникальна для каждого устройства в сети.
Примечание: Маска подсети (IPv4) или длина префикса (IPv6) используется для идентификации сетевой части IP-адреса из хост-части.
Устройства в одной сети
В данном примере есть клиентский компьютер (PC1), который взаимодействует с файловым сервером (FTP server), находящимся в той же IP-сети.
- IPv4-адрес источника - IPv4-адрес устройства-отправителя, клиентского компьютера PC1: 192.168.1.110.
- IPv4-адрес назначения - IPv4-адрес устройства-получателя, FTP server: 192.168.1.9.
Обратите внимание, что на рисунке сетевая часть IP-адреса источника и IP-адреса места назначения принадлежат одной сети. Обратите внимание на рисунке, что сетевая часть исходного адреса IPv4 и сетевая часть адреса IPv4 назначения одинаковы и, следовательно, источник и пункт назначения находятся в одной сети.
На рисунке показан заголовок кадра канального уровня Ethernet и заголовок IP-пакета сетевого уровня для информации, поступающей от источника к месту назначения в той же сети. Внизу находится топология сети. Начиная с левой стороны, он состоит из PC1 с IP-адресом 192.168.1.110 и MAC-адресом AA-AA-AA-AA, FTP-сервера с IP-адресом 192.168.1.9 и MAC-адресом CC-CC-CC-CC-CC, а также другого компьютера, подключенного к томуже коммутатору. В середине топологии находится строка из трех маршрутизаторов, к которым подключен коммутатор. Справа находится другой коммутатор, подключенный к серверу. Над топологией находится сообщение, разбитое на его различные компоненты. Он начинается слева с заголовка кадра канала передачи данных Ethernet, показывающего место назначения CC-CC-CC-CC-CC-CC и источник AA-AA-AA-AA-AA. Далее — заголовок IP-пакета сетевого уровня, показывающий источник 192.168.1 (сеть) 110 (хост) и назначение 192.168.1 (сеть) 9 (хост). Наконец, данные.
![](/static/courses/img/ITN_RU/module03/3.7/03.png)
Роль адресов канального уровня: Одна IP-сеть
Если отправитель и получатель IP-пакета находятся в одной и той же сети, кадр канала данных отправляется напрямую принимающему устройству. В сети Ethernet адреса каналов передачи данных известны как адреса управления доступом к среде (MAC) Ethernet, как показано на рисунке.
На рисунке показан заголовок кадра проткола канального уровня Ethernet и заголовок IP-пакета сетевого уровня для информации, поступающей от источника к месту назначения в той же сети, с выделением роли MAC-адреса. Внизу находится топология сети. Начиная с левой стороны, он состоит из PC1 с IP-адресом 192.168.1.110 и MAC-адресом AA-AA-AA-AA-AA (выделен), FTP-сервера с IP-адресом 192.168.1.9 и MAC-адресом CC-CC-CC-CC-CC (выделен) и другого компьютера, подключенного к одному коммутатору. В середине топологии находится строка из трех маршрутизаторов, к которым подключен коммутатор. Справа находится другой коммутатор, подключенный к серверу. Над топологией находится сообщение, разбитое на его различные компоненты. Он начинается слева с заголовка кадра канала передачи данных Ethernet, показывающего место назначения CC-CC-CC-CC-CC-CC и источник AA-AA-AA-AA-AA. Далее — заголовок IP-пакета сетевого уровня, показывающий источник 192.168.1 (сеть) 110 (хост) и назначение 192.168.1 (сеть) 9 (хост). Наконец, данные.
![](/static/courses/img/ITN_RU/module03/3.7/04.png)
MAC-адреса физически присвоены сетевой интерфейсной плате Ethernet.
- MAC-адрес источника — это адрес канального уровня, или MAC-адрес Ethernet устройства, отправляющего кадр канала данных с инкапсулированным IP-пакетом. MAC-адрес сетевой интерфейсной платы Ethernet PC1: AA-AA-AA-AA-AA-AA в шестнадцатиричном представлении.
- MAC-адреса назначения - Когда принимающее устройство находится в той же сети, что и передающее устройство, это адрес канала передачи данных принимающего устройства. В этом примере MAC-адрес назначения - это MAC-адрес FTP-сервера: CC-CC-CC-CC-CC-CC, написанная шестнадцатеричной записью.
Теперь кадр с инкапсулированным IP-пакетом может быть передан напрямую с PC1 на FTP server.
Устройства в удаленной сети
Какова роль адреса сетевого уровня и адреса канального уровня при взаимодействии устройства с другим устройством в удаленной сети? В данном примере есть клиентский компьютер (PC1), который взаимодействует с сервером (Web Server), находящимся в другой IP-сети.
Роль адресов сетевого уровня
Если отправитель и получатель пакета находятся в разных сетях, IP-адреса источника и места назначения будут представлять узлы в разных сетях. На это будет указывать сетевая часть IP-адреса узла назначения.
- IPv4-адрес источника - IPv4-адрес устройства-отправителя, клиентского компьютера PC1: 192.168.1.110.
- IPv4-адрес назначения - IPv4-адрес устройства-получателя, Web Server: 172.16.1.99.
Обратите внимание, что на рисунке сетевая часть IP-адреса источника и IP-адреса места назначения принадлежат разным сетям.
На рисунке показан заголовок кадра канального уровня Ethernet и заголовок IP-пакета сетевого уровня для информации, поступающей от источника к месту назначения в той же сети. Внизу находится топология сети. Начиная с левой стороны, он состоит из PC1 с IP 192.168.1.110 и MAC AA-AA-AA-AA-AA, сервера и другого ПК, подключенного к одному коммутатору. В середине топологии находится строка из трех маршрутизаторов, к которым подключен коммутатор. Маршрутизатор слева обозначен как R1 с IP-адресом 192.168.1.1 и MAC 11-11-11-11-11. Средний маршрутизатор не помечен. Маршрутизатор справа обозначен R2 с IP 172.16.1.1 и MAC 22-22-22-22-22. Справа расположен другой коммутатор, подключенный к веб-серверу с IP 172.16.1.99 и MAC AB-CD-EF-12-34-56. Над топологией находится сообщение, разбитое на его различные компоненты. Он начинается слева с заголовка кадра канала передачи данных Ethernet, показывающего место назначения 11-11-11-11-11-11-11-11 и источник AA-AA-AA-AA-AA. Далее — заголовок IP-пакета сетевого уровня, показывающий источник 192.168.1 (сеть) 110 (устройство) и пункт назначения 172.16.1 (сеть) 99 (устройство). Наконец, данные.
![](/static/courses/img/ITN_RU/module03/3.7/05.png)
Роль адресов канального уровня: Разные IP-сети
Если отправитель и получатель IP-пакета находятся в разных сетях, кадр канала данных Ethernet не может быть отправлен напрямую к узлу назначения, поскольку он недоступен в сети отправителя. Кадр Ethernet нужно выслать на другое устройство: маршрутизатор или шлюз по умолчанию. В нашем примере шлюз по умолчанию — R1. R1 имеет адрес канала данных Ethernet в той же сети, что и PC1. Это позволяет PC1 получить доступ к маршрутизатору напрямую.
- MAC-адрес источника — MAC-адрес Ethernet отправляющего устройства, PC1. MAC-адрес интерфейса Ethernet на PC1 — AA-AA-AA-AA-AA-AA.
- MAC-адрес места назначения — устройство-отправитель использует MAC-адрес Ethernet шлюза по умолчанию или маршрутизатора, если получающее и передающее устройства находятся в разных сетях. В этом примере MAC-адресом места назначения является MAC-адрес интерфейса Ethernet R1 (11-11-11-11-11-11). Это интерфейс, который подключен к той же сети, что и PC1, как показано на рисунке.
На рисунке показан заголовок кадра проткола канального уровня Ethernet и заголовок IP-пакета сетевого уровня для информации, поступающей от источника к месту назначения в той же сети, с выделением роли MAC-адреса. Внизу находится топология сети. Начиная с левой стороны, он состоит из PC1 с IP 192.168.1.110 и MAC AA-AA-AA-AA-AA, сервера и другого ПК, подключенного к одному коммутатору. В середине топологии находится строка из трех маршрутизаторов, к которым подключен коммутатор. Маршрутизатор слева обозначен как R1 с IP-адресом 192.168.1.1 и MAC 11-11-11-11-11 (показан выделен). Средний маршрутизатор не помечен. Маршрутизатор справа обозначен R2 с IP 172.16.1.1 и MAC 22-22-22-22-22. Справа расположен другой коммутатор, подключенный к веб-серверу с IP 172.16.1.99 и MAC AB-CD-EF-12-34-56. Над топологией находится сообщение, разбитое на его различные компоненты. Он начинается слева с заголовка кадра канала передачи данных Ethernet , показывающего место назначения 11-11-11-11-11-11-11-11 и источник AA-AA-AA-AA-AA-AA. Далее — заголовок IP-пакета сетевого уровня, показывающий источник 192.168.1 (network) 110 ( ) и пункт назначения 172.16.1 (сеть) 99 (устройство). Наконец, данные.
![](/static/courses/img/ITN_RU/module03/3.7/06.png)
Кадр Ethernet с инкапсулированным IP-пакетом теперь может быть передан на R1. R1 пересылает пакет к месту назначения (Web Server). Это может означать, что R1 пересылает пакет на другой маршрутизатор или непосредственно на Web Server, если он находится в одной из сетей, подключенных к R1.
Для каждого узла в локальной сети важно правильно настроить IP-адрес основного шлюза. Все пакеты, предназначенные для отправки в удаленную сеть, направляются на шлюз по умолчанию. MAC-адреса Ethernet и шлюз по умолчанию рассматриваются в следующих главах.
Адреса канального уровня
Физический адрес канального уровня (уровня 2) играет другую роль. Назначение адреса канального уровня — доставить кадр канала данных с одного сетевого интерфейса на другой в одной и той же сети.
Прежде чем IP-пакет можно будет отправить по проводной или беспроводной сети, его необходимо инкапсулировать в кадр канала данных для последующего перемещения по физическому средству подключения.
В ходе пересылки IP-пакетов от узла к маршрутизатору, между маршрутизаторами и, наконец, от маршрутизатора к узлу в каждой точке на пути своего следования IP-пакет инкапсулируется в новый кадр канала передачи данных. Каждый кадр канального уровня содержит адрес канала-источника (передавшего этот кадр сетевой платы) и адрес канала назначения (сетевой платы, принимающей этот кадр).
Протокол канального уровня (уровня 2) используется только для доставки пакета между сетевыми интерфейсными платами в одной сети. Маршрутизатор удаляет информацию уровня 2 после получения пакета сетевой интерфейсной платой и добавляет новую информацию канального уровня перед пересылкой пакета другой сетевой интерфейсной плате по пути к месту назначения.
На канальном уровне IP-пакет инкапсулируется в кадр, содержащий следующую информацию канального уровня.
- **Адрес источника канального уровня — физический адрес сетевой интерфейсной платы устройства, которое передает пакет.
- **Адрес места назначения канального уровня — физический адрес сетевой интерфейсной платы устройства, которое получает пакет. Это адрес ближайшего транзитного маршрутизатора или устройства назначения.
Лабораторная работа - Установка программы Wireshark
Wireshark — это программа для анализа протоколов (анализатор пакетов), которая используется для поиска и устранения неполадок в сети, анализа, разработки программного обеспечения и протоколов, а также обучения. В этом курсе программа Wireshark используется для демонстрации принципов работы сети. В этой лабораторной работе вам нужно будет загрузить и установить программу Wireshark.