a. b. c. d ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΔΙΚΤΥΩΝ ΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

Transcript

1 7.7 Πρωτόκολλο Μέχρι τώρα έχουμε αναφέρει, ότι, για να μεταδοθούν τα αυτοδύναμα πακέτα στο φυσικό μέσο, πρέπει αυτά να μετατραπούν σε πακέτα φυσικού δικτύου (π.χ. Ethernet). Όμως, δεν έχει ειπωθεί τίποτε για το πως η διεύθυνση αντιστοιχίζεται στην Ethernet διεύθυνση, στην οποία πρέπει να στείλουμε τα δεδομένα. -Δικτύου -Δικτύου a. b. c. d Ethernet Address epal-diktya.blogspot.com

2 7.7 Πρωτόκολλο Για να είναι δυνατή η αποστολή δεδομένων μεταξύ συστημάτων, τα οποία δεν γνωρίζουν το ένα την φυσική διεύθυνση του άλλου, (ενώ γνωρίζουν τις διευθύνσεις) θα πρέπει να παρεμβάλλεται ένα σύστημα μετατροπής των διευθύνσεων στις αντίστοιχες φυσικές διευθύνσεις. Στην πράξη το έργο αυτό αναλαμβάνεται από ξεχωριστό πρωτόκολλο, το οποίο ονομάζεται Πρωτόκολλο Μετατροπής Διεύθυνσης (Address Resolution Protocol - ). -Δικτύου -Δικτύου Διεύθυνση Διεύθυνση -Δικτύου -Δικτύου A-8B-9C-AD-BE-CF

3 7.7 Πρωτόκολλο Το πρωτόκολλο με τη δυναμική μετατροπή των διευθύνσεων, που εισάγει, συντελεί στην επίλυση αυτών των προβλημάτων. Σκοπός του είναι να μετατρέπει τις διευθύνσεις στις αντίστοιχες φυσικές, έτσι ώστε οι εφαρμογές να απαλλαγούν από αυτό το έργο. -Δικτύου -Δικτύου Διεύθυνση Διεύθυνση -Δικτύου -Δικτύου

4 7.7 Πρωτόκολλο Κεντρικό στοιχείο του πρωτοκόλλου είναι ένας πίνακας, σε μια στήλη του οποίου είναι καταχωρημένες οι διευθύνσεις, ενώ σε μια άλλη στήλη υπάρχουν οι αντίστοιχες φυσικές διευθύνσεις. Κάθε εγγραφή του πίνακα αντιστοιχεί σε μία συσκευή. Ο Πίνακας 7-2 αποτελεί χαρακτηριστικό παράδειγμα πίνακα. Πίνακας

5 7.7 Πρωτόκολλο Όταν το πρωτόκολλο λαμβάνει την διεύθυνση μιας συσκευής, διερευνά τον πίνακα, για να δει, εάν υπάρχει η αντίστοιχη εγγραφή. Εάν βρει εγγραφή, που αντιστοιχεί σε αυτήν τη διεύθυνση, τότε επιστρέφει την αντίστοιχη φυσική διεύθυνση. Πίνακας -Δικτύου -Δικτύου Διεύθυνση Διεύθυνση -Δικτύου -Δικτύου

6 7.7 Πρωτόκολλο Διαφορετικά, εάν δεν βρει ανάλογη εγγραφή, στέλνει ένα μήνυμα στο δίκτυο, το οποίο ονομάζεται αίτηση. Πίνακας -Δικτύου -Δικτύου Διεύθυνση Αίτηση Διεύθυνση -Δικτύου -Δικτύου 7A-8B-9C-AD-BE-CF

7 7.7 Πρωτόκολλο Ένας τρόπος για να πραγματοποιηθεί η μετατροπή των διευθύνσεων στις αντίστοιχες φυσικές διευθύνσεις, θα μπορούσε να ήταν η διατήρηση πινάκων σε κάθε υπολογιστή. Οι πίνακες αυτοί θα αντιστοιχούσαν κάθε διεύθυνση στην κατάλληλη φυσική. Το πρόβλημα, που προκύπτει στην περίπτωση αυτή, είναι τόσο το μέγεθος των αρχείων, όσο και η ανάγκη για τη συνεχή ενημέρωση τους, η οποία θα αποτελούσε πραγματικό εφιάλτη για το διαχειριστή του συστήματος. Πίνακας -Δικτύου -Δικτύου Διεύθυνση Διεύθυνση -Δικτύου -Δικτύου

8 7.7 Πρωτόκολλο Η αίτηση περιέχει την διεύθυνση του υπολογιστή προορισμού και απευθύνεται σε όλες τις συσκευές του τοπικού δικτύου. Εάν μία συσκευή αναγνωρίσει στην διεύθυνση προορισμού της αίτησης την δική της διεύθυνση στέλνει απάντηση στη συσκευή, που δημιούργησε την αίτηση. -Δικτύου -Δικτύου Διεύθυνση Αίτηση Διεύθυνση -Δικτύου -Δικτύου

9 7.7 Πρωτόκολλο Η απάντηση περιέχει τη φυσική της διεύθυνση. Η συσκευή, που δημιούργησε την αίτηση, δημιουργεί μια νέα εγγραφή στον πίνακα και καταχωρεί σε αυτήν τη φυσική διεύθυνση, που μόλις έλαβε. Με αυτόν το τρόπο, το πρωτόκολλο προσδιορίζει τη φυσική διεύθυνση οποιασδήποτε συσκευής με βάση την διεύθυνση της και ταυτόχρονα ενημερώνεται ο πίνακας. -Δικτύου -Δικτύου Διεύθυνση Αίτηση Διεύθυνση -Δικτύου -Δικτύου 7A-8B-9C-AD-BE-CF Πίνακας 1 1

10 7.7 Πρωτόκολλο Κάθε φορά που η μονάδα λαμβάνει μία αίτηση, χρησιμοποιεί την πληροφορία, που μεταφέρει η αίτηση, για να ενημερώσει τον πίνακα της. Με αυτόν το τρόπο επιτυγχάνεται η δυναμική προσαρμογή του συστήματος στις αλλαγές των φυσικών διευθύνσεων ή στις προσθήκες νέων συσκευών στο δίκτυο. -Δικτύου -Δικτύου Διεύθυνση Αίτηση Διεύθυνση -Δικτύου -Δικτύου 7A-8B-9C-AD-BE-CF Πίνακας 1 1

11 7.7 Πρωτόκολλο Χωρίς τη χρήση του πίνακα θα απαιτούνταν η συνεχής αποστολή αιτήσεων, αφού δεν θα υπήρχε μηχανισμός αποθήκευσης των φυσικών διευθύνσεων για μελλοντική χρήση. Κάτι τέτοιο θα είχε επιπτώσεις και στην επίδοση του δικτύου, αφού θα αύξανε σημαντικά την εισερχόμενη κίνηση στο δίκτυο. -Δικτύου -Δικτύου Διεύθυνση Αίτηση Διεύθυνση -Δικτύου -Δικτύου Πίνακας 1 1

12 7.7 Πρωτόκολλο Παρόλα αυτά μερικά απλά σχήματα δικτύων εγκαταλείπουν τη χρήση του πίνακα και χρησιμοποιούν για κάθε φυσική διεύθυνση, που πρέπει να προσδιοριστεί, την αποστολή νέας ερώτησης. Αυτό είναι εφικτό μόνο σε μικρά δίκτυα, όπου ο αριθμός των υπολογιστών είναι μικρός, ώστε να αποφεύγονται προβλήματα υπερφόρτισης του δικτύου. -Δικτύου -Δικτύου Διεύθυνση Αίτηση Διεύθυνση -Δικτύου -Δικτύου Πίνακας 1 1

13 7.7 Πρωτόκολλο Ένα προφανές ελάττωμα του πρωτοκόλλου είναι ότι, εάν μια συσκευή δεν γνωρίζει την διεύθυνση της, δεν υπάρχει τρόπος να δημιουργήσει αίτηση, για να την προσδιορίσει. Κάτι τέτοιο μπορεί να συμβεί όταν μία νέα συσκευή εισάγεται στο δίκτυο. -Δικτύου -Δικτύου Διεύθυνση Διεύθυνση -Δικτύου -Δικτύου Πίνακας 1 1

14 7.7 Πρωτόκολλο Στην περίπτωση αυτή, η μόνη διεύθυνση, την οποία γνωρίζει η συσκευή είναι η φυσική της διεύθυνση. -Δικτύου -Δικτύου Διεύθυνση Διεύθυνση -Δικτύου -Δικτύου Πίνακας 1 1

15 7.7 Πρωτόκολλο Απλή λύση σε αυτό το πρόβλημα δίνει το Πρωτόκολλο Αντίστροφης Μετατροπής Διεύθυνσης (Reserve Address Resolution Protocol - R), το οποίο κάνει την αντίστροφη δουλειά από το πρωτόκολλο. Ενσωματώνει, δηλαδή, σε μία ερώτηση μία φυσική διεύθυνση και περιμένει σαν απάντηση την αντίστοιχη διεύθυνση Διεύθυνση Διεύθυνση -Δικτύου -Δικτύου -Δικτύου -Δικτύου Αν και οι ερωτήσεις του πρωτοκόλλου R απευθύνονται σε όλες τις συσκευές του δικτύου, εντούτοις σύμφωνα με τους κανόνες του πρωτοκόλλου μπορούν να απαντήσουν μόνο ειδικές συσκευές, που ονομάζονται R εξυπηρετητές.

16 7.7 Πρωτόκολλο Για να κατανοήσουμε, πως δουλεύει το πρωτόκολλο, ας δούμε το ακόλουθο παράδειγμα. Ας υποθέσουμε, ότι βρισκόμαστε στο σύστημα και θέλουμε να συνδεθούμε με το σύστημα Το σύστημα, πρώτα, θα ελέγξει, εάν το βρίσκεται στο ίδιο δίκτυο με το , οπότε μπορεί να μιλήσει κατευθείαν μέσω του φυσικού δικτύου (π.χ. Ethernet) ETHERNET epal-diktya.blogspot.com

17 7.7 Πρωτόκολλο Στην συνέχεια, θα ψάξει στον πίνακα διευθύνσεων να δει, εάν υπάρχει καταχωρημένη η διεύθυνση , ώστε να πάρει κατευθείαν την αντίστοιχη Ethernet διεύθυνση. Εάν ναι, τότε θα τοποθετήσει την Ethernet διεύθυνση στην Ethernet επικεφαλίδα και θα στείλει το πακέτο ETHERNET Πίνακας

18 7.7 Πρωτόκολλο Αν δεν υπάρχει καταχώρηση για το σύστημα στον APR πίνακα τότε, πρέπει πρώτα να προσδιορισθεί η Ethernet διεύθυνση του συστήματος και στη συνέχεια να σταλεί το πακέτο ETHERNET Πίνακας

19 7.7 Πρωτόκολλο Για το λόγο αυτό, χρησιμοποιεί το πρωτόκολλο, το οποίο στέλνει μία ερώτηση. Ουσιαστικά η ερώτηση λέει: «Χρειάζομαι την Ethernet διεύθυνση του » ETHERNET Πίνακας Χρειαζεσαι την Ethernet ιεύθυνση του

20 7.7 Πρωτόκολλο Όλες οι συσκευές, που είναι συνδεδεμένες στο δίκτυο, βλέπουν την ερώτηση. Όταν μία συσκευή αναγνωρίσει την διεύθυνση της, πρέπει να απαντήσει. Έτσι, η συσκευή βλέπει την ερώτηση, αναγνωρίζει την διεύθυνση της και απαντά με μία απάντηση λέγοντας: «Η φυσική διεύθυνση του είναι 8:θ:20:1:56:34». (θυμίζουμε, ότι οι Ethernet διευθύνσεις είναι 48 bits, δηλαδή 6 οκτάδες) ETHERNET Πίνακας :θ:20:1:56:34

21 7.7 Πρωτόκολλο Το σύστημα, που γεννά ερώτηση, καταχωρεί την πληροφορία, που λαμβάνει ως απάντηση στον πίνακα, έτσι ώστε τα επόμενα πακέτα, που κατευθύνονται στον ίδιο προορισμό να δρομολογηθούν κατευθείαν. Τα περισσότερα συστήματα χειρίζονται τους πίνακες με τέτοιο τρόπο, ώστε να διαγράφουν εγγραφές, που δεν έχουν χρησιμοποιηθεί για ορισμένο χρονικό διάστημα Πίνακας

22 7.7 Πρωτόκολλο Ο πίνακας είναι αναγκαίος, γιατί οι και οι φυσικές (π.χ. Ethernet) διευθύνσεις είναι εντελώς ασυσχέτιστες μεταξύ τους και δεν υπάρχει αλγόριθμος, με τον οποίο θα μπορούσαμε να προσδιορίσουμε τη μία από την άλλη. Ας ξαναθυμηθούμε, ότι η διεύθυνση επιλέγεται από το διαχειριστή του δικτύου με βάση την περιοχή αριθμών / διευθύνσεων, που του έχει παραχωρήσει το NIC, ενώ η φυσική (π.χ. Ethernet) διεύθυνση επιλέγεται από τον κατασκευαστή των καρτών δικτύου με βάση την περιοχή διευθύνσεων, που του έχει ανατεθεί από την IEEE. N.I.C ETHERNET #1 #2 Πίνακας Ένα δεύτερο παράδειγμα μετατροπής διευθύνσεων θα βοηθήσει να κατανοήσουμε ακόμη καλύτερα το τρόπο λειτουργίας του.

23 7.7 Πρωτόκολλο Σε φυσιολογικές συνθήκες λειτουργίας μία εφαρμογή δικτύου, όπως η απομακρυσμένη σύνδεση (TELNET), στέλνει ένα μήνυμα εφαρμογής στο πρωτόκολλο, το οποίο με τη σειρά του στέλνει το αντίστοιχο μήνυμα στο πρωτόκολλο. Η διεύθυνση προορισμού είναι γνωστή τόσο στην εφαρμογή όσο και στα πρωτόκολλα και. πηγή προορισμός

24 7.7 Πρωτόκολλο Καθώς το μήνυμα έχει σταλεί στο επίπεδο, το πρωτόκολλο δημιουργεί ένα αυτοδύναμο πακέτο, που είναι έτοιμο να δοθεί στον οδηγό Ethernet, για να σταλεί στο δίκτυο. Για να γίνει όμως αυτό, πρέπει πρώτα να βρεθεί η Ethernet διεύθυνση προορισμού. πηγή προορισμός

25 7.7 Πρωτόκολλο Η εύρεση της Ethernet διεύθυνσης γίνεται μέσω του πίνακα. Εάν ο πίνακας δεν έχει την πληροφορία διαθέσιμη, τότε το πρωτόκολλο στέλνει αίτηση και το προς μετάδοση αυτοδύναμο πακέτο τοποθετείται σε ουρά αναμονής. πηγή Πίνακας προορισμός

26 7.7 Πρωτόκολλο Ουσιαστικά η αίτηση (Σχήμα 7-22) μεταφέρει το εξής μήνυμα: «Εάν η διεύθυνση σου αντιστοιχεί στην διεύθυνση προορισμού, τότε πες μου την Ethernet διεύθυνση σου». Όλοι οι υπολογιστές του δικτύου λαμβάνουν την ερώτηση και κάθε ΑRΡ μονάδαεξετάζειτην διεύθυνση προορισμού. πηγή ADDREES προορισμός

27 7.7 Πρωτόκολλο Εάν η διεύθυνση προορισμού ταιριάζει με την δική της διεύθυνση, στέλνει απάντηση κατευθείαν στην Ethernet διεύθυνση αποστολέα. Η απάντηση μεταφέρει το εξής μήνυμα: «Ναι αυτή είναι η δική μου διεύθυνση, επέτρεψε μου να σου δώσω την Ethernet διεύθυνση μου». πηγή Πίνακας προορισμός My is b2-67-a

28 7.7 Πρωτόκολλο Η απάντηση (Σχήμα 7-22) έχει τα πεδία αποστολέα και προορισμού αντεστραμμένα σε σχέση με την αίτηση.

29 7.7 Πρωτόκολλο Η απάντηση λαμβάνεται από τον υπολογιστή, που έστειλε την αίτηση. Η μονάδα του εξετάζει την απάντηση και προσθέτει τις και Ethernet διευθύνσεις του αποστολέα στον πίνακα. Με αυτό το τρόπο μία νέα εγγραφή καταχωρείται δυναμικά στον πίνακα. Πίνακας

30 7.7 Πρωτόκολλο Όπως είπαμε πριν, το αυτοδύναμο πακέτο, που πρέπει να μεταδοθεί, περιμένει σε ουρά αναμονής. Το πακέτο αυτό απομακρύνεται από την ουρά αναμονής και αφού γίνει η μετατροπή της διεύθυνσης του στην Ethernet διεύθυνση με βάση τον ενημερωμένο πλέον πίνακα, σχηματίζεται το Ethernet πακέτο και διαβιβάζεται στο δίκτυο. πηγή Πίνακας προορισμός

31 7.7 Πρωτόκολλο Συνοψίζοντας, λοιπόν, το σενάριο των διεργασιών, που λαμβάνουν χώρα στον υπολογιστή του αποστολέα, έχουμε την παρακάτω ακολουθία ενεργειών: Δημιουργείται η ερώτηση. To αυτοδύναμο πακέτο μπαίνει σε ουρά αναμονής. πηγή προορισμός

32 7.7 Πρωτόκολλο Δημιουργείται η ερώτηση. To αυτοδύναμο πακέτο μπαίνει σε ουρά αναμονής. Λαμβάνεται η απάντηση και μία νέα εγγραφή καταχωρείται στον πίνακα. Μετατρέπεται η διεύθυνση στην αντίστοιχη Ethernet με βάση τον ενημερωμένο πίνακα. To αυτοδύναμο πακέτο βγαίνει από την ουρά αναμονής, σχηματίζεται ένα Ethernet πακέτο και μεταδίδεται στο δίκτυο. πηγή Πίνακας προορισμός

33 7.7 Πρωτόκολλο Στην περίπτωση που κανένας υπολογιστής στο δίκτυο δεν απαντήσει σε μία αίτηση, τότε, ακολούθως, δεν θα υπάρξει εγγραφή στον πίνακα και το πρωτόκολλο θα απορρίψει το αυτοδύναμο πακέτο, που περιμένει σε αναμονή. πηγή Πίνακας προορισμός