Наборы утилит служебных программ операционных систем

Наборы утилит служебных программ операционных систем. Средства и технологии, применяемые в глобальной компьютерной сети Internet

Контрольные задания по разделам дисциплины : Системные технологии, Офисные технологии Сетевые технологии

Санкт – Петербург 2008 год

Введение

Персональный компьютер , в дальнейшем ПК без программного обеспечения просто безполезная железная коробка, которая годиться в качестве подставки для чего-нибудь.

Функционирование ПК возможно только при наличии соответствующего программного обеспечения. ( ПО ). На ПК устанавливаются программы, главным образом, трех типов: -системные , -прикладные программы и утилиты. [4]

Как известно, системные программы входят в состав операционной системы В качестве примера рассмотрим ПО компании Microsoft. История Windows берет свое начало в 1986 году, когда появилась первая версия системы. Она представляла собой набор программ, расширяющих возможности существующих операционных систем для большего удобства в работе. Через несколько лет вышла вторая версия, но особой популярности система Windows не завоевала. Однако в 1990 году вышла новая версия - Windows 3.0, которая стала использоваться на многих персональных компьютерах. Популярность новой версии Windows объяснялась несколькими причинами. Графический интерфейс позволяет работать с объектами вашего компьютера не с помощью команд, а с помощью наглядных и понятных действий над значками, обозначающими эти объекты. Возможность одновременной работы с несколькими программами значительно повысила удобство и эффективность работы. Кроме того, удобство и легкость написания программ для Windows привели к появлению все больше разнообразных программ, работающих под управлением Windows. Наконец, лучше была организована работа с разнообразным компьютерным оборудованием, что также определило популярность системы. Последующие версии Windows были направлены на повышение надежности, а также поддержку средств мультимедиа (версия 3.1) и работу в компьютерных сетях (версия 3.11). [2]

Параллельно с разработкой Windows компания Microsoft в 1988 году начала работу над новой операционной системой, названной Windows NT. Перед новой системой были поставлены задачи существенного повышения надежности и эффективной поддержки сетевой работы. При этом интерфейс системы не должен был отличаться от интерфейса Windows 3.0. Интересно, что самой распространенной версией Windows NT также стала третья версия. В 1992 году появилась версия Windows NT 3.0, а в 1994 году - Windows NT 3.5.

Процесс развития операционных систем не стоит на месте, и в 1995 появилась система Windows 95, ставшая новым этапом в истории Windows. По сравнению с Windows 3.1 значительно изменился интерфейс, выросла скорость работы программ. Одной из новых возможностей Windows 95 была возможность автоматической настройки дополнительного оборудования компьютера для работы без конфликтов друг с другом. Другой важной особенностью системы стала возможность работы с Интернетом без использования дополнительных программ. Интерфейс Windows 95 стал основным для всего семейства Windows, и в 1996 появляется переработанная версия Windows NT 4.0, имеющая такой же интерфейс, как и Windows 95. Продолжением развития Windows 95 стала операционная система, появившаяся в 1998 году. При сохранившемся интерфейсе внутренняя структура была значительно переработана. Много внимания было уделено работе с Интернетом, а также поддержке современных протоколов передачи информации - стандартов, обеспечивающих обмен информацией между различными устройствами. Кроме того, особенностью Windows 98 является возможность работы с несколькими мониторами.

Следующим этапом в развитии Windows стало появление Windows 2000 и Windows Me (Millennium Edition - редакция тысячелетия). Система Windows 2000 разработана на основе Windows NT и унаследовала от нее высокую надежность и защищенность информации от постороннего вмешательства. Операционная система Windows Me стала наследницей Windows 98, но приобрела многие новые возможности. Прежде всего, это улучшенная работа со средствами мультимедиа, возможность записывать не только аудио, но и видеоинформацию, мощные средства восстановления информации после сбоев и многое другое. Постепенно разница между разными системами Windows стирается, и новая операционная система Windows XP предназначена для замены как Windows 2000, так и Windows Me. [5]

1. Определение « Операционная система компьютера »

Операцио́нная систе́ма, ОС (англ. operating system) — базовый комплекс компьютерных программ, обеспечивающий управление аппаратными средствами компьютера, работу с файлами, ввод и вывод данных, а также выполнение прикладных программ и утилит.

ОС позволяет абстрагироваться от деталей реализации аппаратного обеспечения, предоставляя разработчикам программного обеспечения минимально необходимый набор функций. С точки зрения обывателей, обычных пользователей компьютерной техники, ОС включает в себя и программы пользовательского интерфейса. [1]

С 1990-х наиболее распространёнными операционными системами для персональных компьютеров и серверов являются ОС семейства Microsoft Windows и Windows NT, Mac OS и Mac OS X, системы класса UNIX, и Unix‐подобные (особенно GNU/Linux).

Основные функции ОС:

-Загрузка приложений в оперативную память и их выполнение;

-Стандартизованный доступ к периферийным устройствам (устройства ввода-вывода);

-Управление оперативной памятью (распределение между процессами, виртуальная память);

-Управление доступом к данным на энергонезависимых носителях (таких как Жёсткий диск, Компакт-диск и т. д.), как правило с помощью файловой системы;

-Пользовательский интерфейс;

-Сетевые операции, поддержка стека протоколов

Дополнительные функции ОС:

-Параллельное или псевдопараллельное выполнение задач (многозадачность);

-Взаимодействие между процессами: обмен данными, взаимная синхронизация;

-Защита самой системы, а также пользовательских данных и программ от злонамеренных действий пользователей или приложений;

-Разграничение прав доступа и многопользовательский режим работы (аутентификация, авторизация). [1]

Операционные системы, в свою очередь, нужны, если:

-вычислительная система используется для различных задач, причём программы, исполняющие эти задачи, нуждаются в сохранении данных и обмене ими. Из этого следует необходимость универсального механизма сохранения данных; в подавляющем большинстве случаев ОС отвечает на неё реализацией файловой системы.

Современные ОС, кроме того, предоставляют возможность непосредственно «связать» вывод одной программы с вводом другой, минуя относительно медленные дисковые операции;

- наконец, оператор должен иметь возможность, так или иначе, управлять процессами выполнения отдельных программ. Для этого служат операционные среды, одна из которых — оболочка и набор стандартных утилит — является частью ОС (прочие, такие, как графическая операционная среда, образуют независимые от ОС прикладные платформы).

Таким образом, современные универсальные ОС можно охарактеризовать прежде всего как использующие файловые системы

-(с универсальным механизмом доступа к данным),

-многопользовательские (с разделением полномочий),

-многозадачные (с разделением времени).

Многозадачность и распределение полномочий требуют определённой иерархии привилегий компонентов самой ОС. В составе ОС различают три группы компонентов:

ядро, содержащее планировщик; драйверы устройств, непосредственно управляющие оборудованием; сетевую подсистему, файловую систему;

системные библиотеки и оболочку с утилитами. [4]

Возможно применить другое определение : - Операционная система (ОС)

Operating system (OS) - комплекс программ, обеспечивающий:

- выполнение других программ;

- распределение ресурсов;

- планирование;

- ввод-вывод данных;

- управление данными;

- взаимодействие с оператором.

Операционную систему составляют:

- монитор;

- загрузчик;

- супервизор;

- планировщик; и

- набор системных обслуживающих программ (утилит)

Операционная система Windows - (Windows operating system ) - разработанная корпорацией Microsoft однопользовательская операционная система для персональных компьютеров. ОС Windows является многозадачной и многопоточной, характеризуется оконным графическим интерфейсом.

Операционная система содержит также пакет утилит, присутствие которых на ПК вполне закономерно. [1]

Определение «Утилита »

Ути́лита (англ. utility или tool) — программный продукт, предназначенный не для решения какой-либо прикладной задачи, а для решения вспомогательных задач.[5]

Большинство утилит оформлены как встроенные служебные программы системы. Они адаптированы к возможностям системы данного типа и используются :

-для проверки работы диска, его дефрагментации,

-создания рабочих архивов,

-для восстановления системы,

-очистки системы и ее модернизации.

Утилиты предназначены для расширения возможностей операционной системы и встроенных в систему служебных программ за счет введения новых или усовершенствования уже существующих функций.

Так компьютерные утилиты можно разделить на три группы:

-Утилиты сервисного обслуживания компьютера,

-утилиты расширения функциональности

-информационные утилиты.

Классификация утилит

Утилиты последних поколений характеризуются быстродействием, многофункциональностью, возможностьк работы в среде современных операционных систем, интеграцией в приложения и браузеры.

При модернизации операционной системы утилиты не исчезают, а исправно функционируют на базе усовершенствованного ядра.

Инсталляция сертифицированных программ — дело совершенно безопасное для системы, чего не скажешь о продуктах без сертификата качества

Утилиты можно условно разделить на несколько разновидностей.

Программы для работы с дисками обеспечивают проверку работоспособности, структурирование, дефрагментацию, очистку дисков и сжатие данных.

Антивирусные программы предназначены для защиты файловой системы от повре- - ждения компьютерными вирусами.

Программы для выявления неисправностей предназначены для слежения за работой системных компонентов, диагностики и подготовки отчетов об аппаратных неисправ ностях, а также для обнаружения программных ошибок и восстановления системы.

Программы для сжатия (архивации) файлов и резервного копирования предназначе- ны для создания копий программ и документов. Это необходимо для переноса данных на другой ПК, а также для создания резервного архива данных и программ.

Программы для ускоренного просмотра файлов позволяют просматривать файлы в раз- личных форматах, не запуская полнофункциональных приложений и даже не имея их вовсе

Программы для работы в локальной сети и Интернете предназначены для дистан- ционного доступа к ресурсам ПК и коллективного использования компонентов сети — базы данных, принтера. Программы этого типа обеспечивают ускорение обмена данными, подключение ко всевозможным услугам, предоставляемым в Ин- тернете, контролируют использование ресурсов и защищают данные от несанк- ционированного доступа.

Программы компьютерной безопасности защищают ПК и хранящиеся в нем данные от несанкционированного проникновения (взлома). К таким программам отно- сятся системы шифрования и наблюдения за данными.

Программы для работы с устройствами мультимедиа (видео, звуковой системой, видеокамерами и т.д.)

Программы-деинсталляторы предназначены для корректной очистки операцион- ной системы от элементов удаляемых программ.

"Узкофункциональные" утилиты— загрузчики различных операционных систем утилиты просмотра буфера обмена, печати информации и т.д

Программные оболочки операционных систем подключают ПК к интерфейсу, обес- печивающему простой и быстрый доступ к программам. Такой оболочкой, в част- ности, является широко известная утилита Windows FAR Manager и т.д. [5]

Наборы утилит

К Утилитам сервисного обслуживания -УСО относятся все виды сервисных программ, такие как утилиты по: дефрагментации, проверке и исправлению структуры разделов жёсткого диска, исправлению системных зависимостей, тонкой настройке системы и т. д..

Поскольку типовой набор необходимых УСО. примерно одинаков для всех пользователей ПК, то большое распространение получили заранее собранные пакеты утилит, наиболее ярким примером которых может послужить пакет Norton Utilities (входящий в Norton System Works) от компании Symantec.

Основные типы УСО

-Дефрагментаторы

Проверяют степень фрагментации файлов и свободного пространства на доступных системе разделах логических накопителей, устраняют (снижают) её — дефрагментируют, а также могут перемещать файлы для расположения в порядке, обеспечивающем оптимальное время доступа (минимальное — к часто используемым файлам за счёт большего — к редко используемым).

-Утилиты по контролю ошибок и повреждений структуры разделов и SMART-ревизоры

Проверяют на наличие ошибок файловую систему, и устройство хранения данных (жёсткий диск, устройство на основе Flash-памяти, дискету…). Также могут обращаться к SMART-модулю жёсткого диска для контроля его служебной информации.

Для Microsoft Windows и Windows NT Norton Disk Doctor (часть Norton Utilities, входящих в свою очередь в Norton System Works от Symantec Corporation)

-Утилиты контроля целостности системы

Сканируют конфигурационные файлы, символьные ссылки и/или ярлыки с целью поиска некорректных записей, а также удалённых или перемещённых файлов.

Для Microsoft Windows и Windows NT

Norton WinDoctor (часть Norton Utilities, входящих в свою очередь в Norton System Works от Symantec Corporation) [3]

JV16 Power Tools

JV RegCleaner

CCleaner

-Утилиты резервного копирования

AzovSky Version Safe

-Утилиты системного менеджмента

Занимаются расширенным управлением системой, таким как: работа с разделами дисков, перепрограммирование (перепрошивка) памяти BIOS, установка расширенных аппаратных настроек аппаратного обеспечения.

К ним относятся:

В ОС Windows NT 4—5.1 большинство утилит системного менеджмента сгруппировано в Windows Management Console вызываемой пунктом «Управление компьютером» контекстного меню значка «Мой компьютер»

-Утилиты по работе разделами диска:

Microsoft fdisk — утилита по работе с разделами диска, часть ОС Microsoft Windows.

PartitionMagic — утилита для работы с разделами диска под ОС Windows или DOS с графическим пользовательским интерфейсом.

Оснастка «Управление дисками» Windows Management Console

Windows XP и Vista предоставляют служебные диагностические программы, которыми можно воспользоваться для профилактики неисправностей системы.

Наибольшие проблемы в системе возникают из-за ошибочных действий при модернизации системы, BIOS, при дополнении ПК новыми устройствами или программами, а также из-за внесения некорректных записей в системный реестр.

К исчерпанию пространства дисковой памяти и потере работоспособности ПК приводит переполнение диска ненужными записями. Повреждение программ при удалении файлов или попытке инсталлировать непротестированные программы также приводит к ухудшению показателей системы. Подобных примеров множество.

Для организации глубоких проверок, а также восстановления работоспособности ПК служат специализированные утилиты. Удачно подобранный комплект утилит поможет вовремя обнаружить программные конфликты, поддержит работоспособность жесткого диска, аккуратно удалит ненужные файлы и папки, выполнит сортировку документов и приложений.

Неэффективность пакета диагностических программ не только грозит потерей времени, но и приводит к негативным последствиям, когда состояние ПК окажется намного хуже, чем до работ по восстановлению работоспособности.

Эффективно работающие программы диагностики должны расширять возможности служебных программ Windows следующими функциями:

поиском проблем при работе с приложениями, которые могут возникать, напри мер, при пропущенных библиотеках . dll или неверных записях в системном рее стре, и автоматическим их исправлением;

поиском аппаратных неисправностей, что реализуется комплектом тестов диагно стики;

более быстрой и эффективной оптимизацией параметров системы;

защитой от "зависаний" и отказов системы, для чего в диагностические утилиты интегрированы программные модули защиты от аварийных отказов системы и средства для создания дискет, позволяющих восстановить систему;

■ возможностью модернизации программ из Интернета. Можно выделить несколько категорий диагностических утилит.

Программы для проверки аппаратуры и подготовки отчетов по результатам прове рок, например пакет программ проверки аппаратуры Checklt Utilities (Smith Micro).

Программы, разрешающие специфические проблемы программного и аппаратно го обеспечения, например Norton Crash Guard Deluxe (Symantec), Partition Magic (PowerQuest) и Drive Works (Vcom).

Антивирусные программы.

Интегрированные диагностические комплексы с обширным перечнем возможно стей для борьбы с компьютерными вирусами, неисправностями и средствами оп тимизации систем. Примерами таких пакетов программ являются Norton System- Works (Symantec), Nuts & Bolts (Network Associated), System Mechanics (Iolo), McAfee Utilities (McAfee), SystemSuite (Ontrack) и т.д.

На пакеты утилит возлагается выполнение пяти основных задач.

Диагностика и исправление ошибок в работе ПК.

Поддержка работоспособности жестких дисков.

Работа с файлами.

Резервное копирование системы.

Антивирусная защита.

Состав пакета Norton System Works [3]

Интегрированный программный комплекс Norton System Works включает пакет утилит Norton Utilities (NU), а также последние версии пакетов программ Norton AntiVirus, Norton Clean Sweep и дополнительных утилит, обслуживающих Интернет, — Extra Features.

Основу диагностической части Norton System Works составляет пакет утилит Norton Utilities. Это комплекс программ, позволяющих устранять проблемы, которые могут возникнуть при работе ПК.

Пакет программ Norton Utilities значительно компактнее, чем System Works, и успешно справляется с большинством проблем, с которыми можно столкнуться в повседневной практике Поэтому в ряде случаев достаточно ограничиться инсталляцией пакета NU, поставляемого в виде отдельного продукта.

Пакет Norton Utilities содержит четыре комплекта утилит.

Оптимизации системы: Speed Disk, Norton Optimize Wizard.

Устранения неполадок в системе: Norton System Doctor, UnErase Wizard, Norton Disk Doctor, Norton WinDoctor, Norton System Check.

Профилактики системы: System Information, Norton Wipelnfo, Image, Norton Filen Compare.

4. Получения информации о системе: Norton RegEdit, Norton Registry Tracker.

Заключение :

Утилиты предназначены для расширения возможностей операционной системы

Задание № 2. Описать средства и технологии, применяемые в глобальной компьютерной сети Internet , -адресация компьютеров , пользователей и документов.

Введение

Интернет — это глобальная сеть GAN (Global Area Network), способная объединить о ромное число коммуникационных средств, находящихся на огромном расстоянии.

Глобальная сеть состоит из множества подсетей различных типов, подключаемь специальными аппаратно-программными средствами — маршрутизаторами, концентр; торами и шлюзами. Каждое из этих устройств предназначено для усиления и точной ni редачи данных в пункт назначения через сети различных типов.

Интернет является частью незавершенного проекта, развернутого в 1969 году Агент ством перспективных исследований и разработок Министерства обороны США (АКРА Этот проект исходно носил название ARPANet.

Сеть, созданная в рамках проекта, была предназначена для оказания помощи науч ным сотрудникам лабораторий, учебных заведений, военных организаций в обмене информацией, а также создавалась как средство связи при возможном глобальном ядерном конфликте с Советским Союзом.

29 октября 1969 года была предпринята первая, правда, безуспешная, попытка дистанционого подключения к компьютеру, находившемся в исследовательском центре Стандфордского университета (SRI), с другого компьютера, который был расположен в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе (UC1A). Отдаленные на расстояние 500 километров, компьютеры SRI и UCLA стали первыми узлами (сайтами) будущей сети ARPANet. Испытания первой очереди ARPANet заняли всю осень 1969 года. Затем к сети подключили еще два узла — Калифорнийский университет Санта-Барбары (UCSB) и Университет штата Юта (UTAH). Именно между этими четырьмя узлами распределились основные функции первой в истории глобальной сети.

Первоначально работа в этой сети сводилась к подключению в сеть и запуску программ на удаленном компьютере, передаче файлов, пересылке электронной почты.

В 1974 году один из разработчиков сети ARPANet Роберт Кэн (Robert Kahn) и ученый Винтон Серф (Vinton Cerf) предложили комплект протоколов управления передачей и межсетевой протокол — TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol).

В 1983 году Агентство связи Министерства обороны США приняло решение об использовании протоколов TCP/IP на всех компьютерах, расположенных в узлах сети ARPANet. Этот год и принято считать годом рассекречивания сети Интернет.

На базе стандартных протоколов TCP/IP стала развиваться огромная сеть. К ней постоянно добавлялись новые элементы, в то время как первоначальное ядро оставалось неизменным. [2]

Структура глобальной сети

Представление об IP – адресации.

Компьютер поставщика услуг или любой другой компьютер, напрямую подключенный к Интернету, называется узлом, или сайтом, Интернета. Сайт обладает собственным индивидуальным адресом. Уникальный адрес, присваиваемый каждому узлу Интернета, называется IP-адресом.

IP-адрес состоит из четырех чисел-полей (каждое число не превышает 255), отделенных точками. Например, 154.108.4.4 или 321.215.20.54 — это IP-адреса. Числа в полях представляют адреса подключаемых к Интернету подсетей. Ранг подсетей в полях IP-адреса убывает слева направо. Крайняя слева группа чисел служит для обозначения крупной сети, а группы чисел, стоящие правее, указывают на более мелкие подразделения сетей.

Типы адресов: физический (MAC-адрес), сетевой (IP-адрес) и символьный (DNS-имя)

Каждый компьютер в сети TCP/IP имеет адреса трех уровней:

Локальный адрес узла, определяемый технологией, с помощью которой построена отдельная сеть, в которую входит данный узел. Для

узлов, входящих в локальные сети - это МАС-адрес сетевого адаптера или порта маршрутизатора, например, 11-А0-17-3D-BC-01. Эти адреса назначаются производителями оборудования и являются уникальными адресами, так как управляются централизовано. Для всех существующих технологий локальных сетей МАС-адрес имеет формат 6 байтов: старшие 3 байта - идентификатор фирмы производителя, а младшие 3 байта назначаются уникальным образом самим производителем. Для узлов, входящих в глобальные сети, такие как Х.25 или frame relay, локальный адрес назначается администратором глобальной сети. IP-адрес, состоящий из 4 байт, например, 109.26.17.100. Этот адрес используется на сетевом уровне. Он назначается администратором во время конфигурирования компьютеров и маршрутизаторов. IP-адрес состоит из двух частей: номера сети и номера узла. Номер сети может быть выбран администратором произвольно, либо назначен по рекомендации специального подразделения Internet (Network Information Center, NIC), если сеть должна работать как составная часть Internet. Обычно провайдеры услуг Internet получают диапазоны адресов у подразделений NIC, а затем распределяют их между своими абонентами.

Номер узла в протоколе IP назначается независимо от локального адреса узла. Деление IP-адреса на поле номера сети и номера узла - гибкое, и граница между этими полями может устанавливаться весьма произвольно. Узел может входить в несколько IP-сетей. В этом случае узел должен иметь несколько IP-адресов, по числу сетевых связей. Таким образом IP-адрес характеризует не отдельный компьютер или маршрутизатор, а одно сетевое соединение.

Символьный идентификатор-имя, например, SERV1.IBM.COM. Этот адрес назначается администратором и состоит из нескольких частей, например, имени машины, имени организации, имени домена. Такой адрес, называемый также DNS-именем, используется на прикладном уровне, например, в протоколах FTP или telnet.

Три основных класса IP-адресов [4]

IP-адрес имеет длину 4 байта и обычно записывается в виде четырех чисел, представляющих значения каждого байта в десятичной форме, и разделенных точками, например:

128.10.2.30 - традиционная десятичная форма представления адреса,

10000000 00001010 00000010 00011110 - двоичная форма представления этого же адреса.

На рисунке 3.1 показана структура IP-адреса.

Класс А

№ сети

№ узла

Класс В

№ сети

№ узла

Класс С

№ сети

№ узла

Класс D

адрес группы multicast

Класс Е

зарезервирован

Рис. 3.1. Структура IР-адреса

Адрес состоит из двух логических частей - номера сети и номера узла в сети. Какая часть адреса относится к номеру сети, а какая к номеру узла, определяется значениями первых битов адреса:

Если адрес начинается с 0, то сеть относят к классу А, и номер сети занимает один байт, остальные 3 байта интерпретируются как номер узла в сети. Сети класса А имеют номера в диапазоне от 1 до 126. (Номер 0 не используется, а номер 127 зарезервирован для специальных целей, о чем будет сказано ниже.) В сетях класса А количество узлов должно быть больше 216 , но не превышать 224.

Если первые два бита адреса равны 10, то сеть относится к классу В и является сетью средних размеров с числом узлов 28 - 216. В сетях класса В под адрес сети и под адрес узла отводится по 16 битов, то есть по 2 байта.

Если адрес начинается с последовательности 110, то это сеть класса С с числом узлов не больше 28. Под адрес сети отводится 24 бита, а под адрес узла - 8 битов.

Если адрес начинается с последовательности 1110, то он является адресом класса D и обозначает особый, групповой адрес - multicast. Если в пакете в качестве адреса назначения указан адрес класса D, то такой пакет должны получить все узлы, которым присвоен данный адрес.

Если адрес начинается с последовательности 11110, то это адрес класса Е, он зарезервирован для будущих применений.

В таблице приведены диапазоны номеров сетей, соответствующих каждому классу сетей.

Класс

Наименьший адрес

01.0.0

126.0.0.0

128.0.0.0

191.255.0.0

192.0.1.0

223.255.255.0

224.0.0.0

239.255.255.255

240.0.0.0

247.255.255.255

Соглашения о специальных адресах: broadcast, multicast, loopback

В протоколе IP существует несколько соглашений об особой интерпретации IP-адресов:

если IР-адрес состоит только из двоичных нулей,

0 0 0 0 ................................... 0 0 0 0

то он обозначает адрес того узла, который сгенерировал этот пакет;

если в поле номера сети стоят 0, 0 0 0 0 .......0 Номер узла

то по умолчанию считается, что этот узел принадлежит той же самой сети, что и узел, который отправил пакет;

если все двоичные разряды IP-адреса равны 1,

1 1 1 1 .........................................1 1

то пакет с таким адресом назначения должен рассылаться всем узлам, находящимся в той же сети, что и источник этого пакета.

Такая рассылка называется ограниченным широковещательным сообщением (limited broadcast);

если в поле адреса назначения стоят сплошные 1,

Номер сети 1111................11

то пакет, имеющий такой адрес рассылается всем узлам сети с заданным номером. Такая рассылка называется широковещательным сообщением (broadcast);

адрес 127.0.0.1 зарезервирован для организации обратной связи при тестировании работы программного обеспечения узла без реальной отправки пакета по сети. Этот адрес имеет название loopback.

Уже упоминавшаяся форма группового IP-адреса - multicast - означает, что данный пакет должен быть доставлен сразу нескольким узлам, которые образуют группу с номером, указанным в поле адреса. Узлы сами идентифицируют себя, то есть определяют, к какой из групп они относятся. Один и тот же узел может входить в несколько групп. Такие сообщения в отличие от широковещательных называются мультивещательными. Групповой адрес не делится на поля номера сети и узла и обрабатывается маршрутизатором особым образом.

В протоколе IP нет понятия широковещательности в том смысле, в котором оно используется в протоколах канального уровня локальных сетей, когда данные должны быть доставлены абсолютно всем узлам. Как ограниченный широковещательный IP-адрес, так и широковещательный IP-адрес имеют пределы распространения в интерсети - они ограничены либо сетью, к которой принадлежит узел - источник пакета, либо сетью, номер которой указан в адресе назначения. Поэтому деление сети с помощью маршрутизаторов на части локализует широковещательный шторм пределами одной из составляющих общую сеть частей просто потому, что нет способа адресовать пакет одновременно всем узлам всех сетей составной сети.

Отображение физических адресов на IP-адреса: протоколы ARP и RARP

В протоколе IP-адрес узла, то есть адрес компьютера или порта маршрутизатора, назначается произвольно администратором сети и прямо не связан с его локальным адресом, как это сделано, например, в протоколе IPX. Подход, используемый в IP, удобно использовать в крупных сетях и по причине его независимости от формата локального адреса, и по причине стабильности, так как в противном случае, при смене на компьютере сетевого адаптера это изменение должны бы были учитывать все адресаты всемирной сети Internet (в том случае, конечно, если сеть подключена к Internet'у).

Локальный адрес используется в протоколе IP только в пределах локальной сети при обмене данными между маршрутизатором и узлом этой сети. Маршрутизатор, получив пакет для узла одной из сетей, непосредственно подключенных к его портам, должен для передачи пакета сформировать кадр в соответствии с требованиями принятой в этой сети технологии и указать в нем локальный адрес узла, например его МАС-адрес. В пришедшем пакете этот адрес не указан, поэтому перед маршрутизатором встает задача поиска его по известному IPадресу, который указан в пакете в качестве адреса назначения. С аналогичной задачей сталкивается и конечный узел, когда он хочет отправить пакет в удаленную сеть через маршрутизатор, подключенный к той же локальной сети, что и данный узел.

Для определения локального адреса по IP-адресу используется протокол разрешения адреса Address Resolution Protocol, ARP. Протокол ARP работает различным образом в зависимости от того, какой протокол канального уровня работает в данной сети - протокол локальной сети (Ethernet, Token Ring, FDDI) с возможностью широковещательного доступа одновременно ко всем узлам сети, или же протокол глобальной сети (X.25, frame relay), как правило не поддерживающий широковещательный доступ. Существует также протокол, решающий обратную задачу - нахождение IP-адреса по известному локальному адресу. Он называется реверсивный ARP - RARP ( Reverse Address Resolution Protocol ) и используется при старте бездисковых станций, не знающих в начальный момент своего IP-адреса, но знающих адрес своего сетевого адаптера.

В локальных сетях протокол ARP использует широковещательные кадры протокола канального уровня для поиска в сети узла с заданным IP-адресом.

Узел, которому нужно выполнить отображение IP-адреса на локальный адрес, формирует ARP запрос, вкладывает его в кадр протокола канального уровня, указывая в нем известный IP-адрес, и рассылает запрос широковещательно. Все узлы локальной сети получают ARP запрос и сравнивают указанный там IP-адрес с собственным. В случае их совпадения узел формирует ARP-ответ, в котором указывает свой IP-адрес и свой локальный адрес и отправляет его уже направленно, так как в ARP запросе отправитель указывает свой локальный адрес.

ARP-запросы и ответы используют один и тот же формат пакета. Так как локальные адреса могут в различных типах сетей иметь различную длину, то формат пакета протокола ARP зависит от типа сети. На рисунке 3.2 показан формат пакета протокола ARP для передачи по сети Ethernet.

0 8 16 31 Т

Тип сети

Тип протокола

Длина локального адреса

Длина сетевого адреса

Операция

Локальный адрес отправителя (байты 0 - 3)

Локальный адрес отправителя (байты 4 - 5)

IP-адрес отправителя (байты 0-1)

IP-адрес отправителя (байты 2-3)

Искомый локальный адрес (байты 0 - 1)

Искомый локальный адрес (байты 2-5)

Искомый IP-адрес (байты 0 - 3)

Рис. 3.2. Формат пакета протокола ARP

В поле типа сети для сетей Ethernet указывается значение 1. Поле типа протокола позволяет использовать пакеты ARP не только для протокола IP, но и для других сетевых протоколов. Для IP значение этого поля равно 080016.

Длина локального адреса для протокола Ethernet равна 6 байтам, а длина IP-адреса - 4 байтам. В поле операции для ARP запросов указывается значение 1 для протокола ARP и 2 для протокола RARP.

Узел, отправляющий ARP-запрос, заполняет в пакете все поля, кроме поля искомого локального адреса (для RARP-запроса не указывается искомый IP-адрес). Значение этого поля заполняется узлом, опознавшим свой IP-адрес.

В глобальных сетях администратору сети чаще всего приходится вручную формировать ARP-таблицы, в которых он задает, например, соответствие IP-адреса адресу узла сети X.25, который имеет смысл локального адреса. В последнее время наметилась тенденция автоматизации работы протокола ARP и в глобальных сетях. Для этой цели среди всех маршрутизаторов, подключенных к какой-либо глобальной сети, выделяется специальный маршрутизатор, который ведет ARP-таблицу для всех остальных узлов и маршрутизаторов этой сети. При таком централизованном подходе для всех узлов и маршрутизаторов вручную нужно задать только IP-адрес и локальный адрес выделенного маршрутизатора. Затем каждый узел и маршрутизатор регистрирует свои адреса в выделенном маршрутизаторе, а при необходимости установления соответствия между IP-адресом и локальным адресом узел обращается к выделенному маршрутизатору с запросом и автоматически получает ответ без участия администратора.

Постоянное расширение Интернета вызвало множество проблем, в том числе связанных с аппаратным обеспечением. Решению проблем способствовало внедрение новых версий IP-адресации.

Адресная система Интернета IP-адресов четвертой версии — IP V.4 — характерна тем, что содержит классы А, В и С, а также подсети.

Адресная система Интернета шестой версии — IP V.6 — базируется на иных принципах распространения адресов в сети. Стандартом предусмотрена передача информации конкретным группам сетевых устройств, а не всем устройствам одновременно. Задействовано также автоконфигурирование адреса и его оперативное изменение в случае смены провайдера. Длина формата адресной записи составляет 128 бит. Строка адреса новой системы может иметь, например, такой вид: 1260:20:4:6:12:442С:610А.

Пользоваться IP-адресацией неудобно, поэтому существует иной метод присвоения сетевых имен по областям. Такой ад

Вернуться