Шпаргалка по дисциплине "Информационные системы"

Существует 6 битовых флагов(полей):

• URG — Поле «Указатель важности» задействовано (англ. Urgent pointer field is significant)
• ACK — Поле «Номер подтверждения» задействовано (англ. Acknowledgement field is significant)
• PSH — (англ. Push function) инструктирует получателя протолкнуть данные, накопившиеся в приемном буфере, в приложение пользователя
• RST — Оборвать соединения, сбросить буфер (очистка буфера) (англ. Reset the connection)
• SYN — Синхронизация номеров последовательности (англ. Synchronize sequence numbers)
• FIN (англ. final, бит) — флаг, будучи установлен, указывает на завершение соединения (англ. FIN bit used for connection termination).

 

Сетевой порт — это уникальный идентификатор сетевого сервиса на отдельно взятом компьютере. Наряду с сетевым адресом, сетевой порт требуется для организации двусторонней клиент-серверной связи по сети Интернет.

Сетевой порт — это число от 1 до 65535. Для  того, чтобы подключиться к удаленному компьютеру, то есть организовать исходящее соединение, запрашивающему компьютеру требуется:

• занять свободный локальный сетевой порт;
• знать удаленный серверный сетевой порт — номер порта на удаленном компьютере.

После этого, зная адрес удаленной системы  и имея собственный адрес, компьютер  может инициировать исходящее соединение с удаленной системой.

TCP и UDP включаются номера портов, идентифицирующие приложение, породившее пакет, и приложение, которому он предназначен.

15. Протокол транспортного уровня UDP. Функции протокола UDP. Формат сообщения UDP. Основные различия протоколов TCP и UDP.

UDP — это  транспортный протокол для передачи  данных в сетях IP без установления  соединения. В отличие от TCP, UDP не  гарантирует доставку пакета. Это  позволяет ему гораздо быстрее  и эффективнее доставлять данные  для приложений, которым требуется  большая пропускная способность  линий связи, либо требуется  малое время доставки данных. TCP, в отличие от UDP, гарантирует, что приложение получит данные точно в такой же последовательности, в какой они были отправлены, и без потерь.

UDP использует  простую модель передачи, без  неявных «рукопожатий» для обеспечения  надёжности, упорядочивания или  целостности данных. Таким образом, UDP предоставляет ненадёжный сервис, и дейтаграммы могут прийти не по порядку, дублироваться или вовсе исчезнуть без следа. UDP подразумевает, что проверка ошибок и исправление либо не нужны, либо должны исполняться в приложении. Чувствительные ко времени приложения часто используют UDP, так как предпочтительнее сбросить пакеты, чем ждать задержавшиеся пакеты, что может оказаться невозможным в системах реального времени.

Протокол UDP ведет  для каждого порта две очереди: очередь пакетов, поступающих в  данный порт из сети, и очередь пакетов, отправляемых данным портом в сеть. Процедура обслуживания протоколом UDP запросов, поступающих от нескольких различных прикладных сервисов, называется мультиплексированием. Распределение  протоколом UDP поступающих от сетевого уровня пакетов между набором  высокоуровневых сервисов, идентифицированных номерами портов, называется демультиплексированием.

Функции протокола UDP

• Идентификация целевого процесса в передающей/принимающей системе
• Контроль целостности

 

Формат сообщений UDP

Единица данных протокола UDP называется UDP-пакетом или пользовательской дейтаграммой (user datagram). UDP-пакет состоит из заголовка и поля данных, в котором размещается пакет прикладного уровня. Заголовок имеет простой формат и состоит из четырех двухбайтовых полей:

• UDP source port - номер порта процесса-отправителя,
• UDP destination port - номер порта процесса-получателя,
• UDP message length - длина UDP-пакета в байтах,
• UDP checksum - контрольная сумма UDP-пакета

Не все поля UDP-пакета обязательно  должны быть заполнены. Если посылаемая дейтаграмма не предполагает ответа, то на месте адреса отправителя могут  помещаться нули. Можно отказаться и от подсчета контрольной суммы, однако следует учесть, что протокол IP подсчитывает контрольную сумму  только для заголовка IP-пакета, игнорируя  поле данных.

Различия между TCP и UDP:

• Надёжность — TCP управляет подтверждением, повторной передачей и тайм-аутом сообщений.
• Упорядоченность — если два сообщения последовательно отправлены, первое сообщение достигнет приложения-получателя первым.
• Тяжеловесность — TCP необходимо три пакета для установки сокет-соединения перед тем, как отправить данные.
• Потоковость — данные читаются как поток байтов, не передается никаких особых обозначений для границ сообщения или сегментов.
• Основным преимуществом UDP над TCP являются приложения для голосовой связи через интернет-протокол (Voice over IP, VoIP), в котором любое «рукопожатие» помешало бы хорошей голосовой связи.
• Контроль перегрузок — UDP сам по себе не избегает перегрузок.

16. Протоколы прикладного уровня FTP, HTTP, SMTP, POP3. Основное предназначение протоколов прикладного уровня. Общий механизм работы протоколов FTP, HTTP, SMTP, POP3, DNS.

 

Протоколы прикладного уровня: примеры

Каждый протокол разрабатывается  для конкретного приложения и  работает с

определенным портом (логической точкой подключения).

Порты с номерами 0-255 зарезервированы  для системных процессов, остальные

выделены для пользовательских процессов.

Примеры протоколов некоторых портов:

23-Telnet; 25-SMTP; 110-POP3; 53-DNS; 161-SNMP; 8080-HTTP; 3128-Proxy.

 

FTP: File Transfer Protocol

 

•Назначение: передача файлов и удаленный доступ к ним:

–Удаленный доступ к файлам и их передача

–Коллективный доступ в интерактивном  режиме

–Коллективный доступ посредством  передачи

 

•Функции:

–Установление сквозного  соединения;

–Разрыв соединения;

–Спецификация представления  данных;

–Контроль за аутентификацией (логин, пароль).

•Важно: после установления соединения все команды выполняются относительно локальной машины.

•Функции контроля за трафиком возложены на ТСР (квитирование)

 

TFTP: Trivial FTP

•Работает поверх UDP, порт на удаленной машине 69. Предназначен только для пересылки файлов.

•Функции контроля за состоянием передачи файлов возложены на TFTP. Любая ошибка приводит к аварийному закрытию сессии.

•Работает без установления соединения, следовательно, введены  дополнительно функции контроля за трафиком.

•Связывание портов: порт отправителя  содержится в идентификационном  пакете, порт получателя 69 по умолчанию.

Форматы пакетов TFTP

 

Код операции:

–1RPQзапрос на чтение

–2WRQзапрос на запись

–3DATAпередача данных

–4ACKквитанция

–5Errorсообщение  об ошибке:

•1 -файл не найден

•2 –доступ  закрыт

•3 –диск  переполнен

•4 –неправильная  команда

•5 –неизвестный идентификатор

 

SMTP: Simple Mail Transfer Protocol

•Протокол для  передачиэлектронной почты. Работает совместно с POP3 или IMAP4 (для закачкипочты пользователем).

•Поддерживает функции:

–Установление соединения

–Аутентификация

–Передача данных

•POP3: Post Office Protocolv3; RFC 1939 (1996)

•IMAP4: Internet Message Access Protocolv4;RFC2060, (1996)

•Работа с SMTP происходит непосредственно на сервере  получателя:

•Порт SMTP:25 или 2525

•ПортPOP3:110

•ПортIMAP4:143

•Основные команды:

–MAILадрес отправителя

–RCPTадрес получателя (может быть несколько. На каждого получателя отдельно приходит квитанция)

–DATAпередача данных (письма). Производится в ASCII. Данные формируются как сегменты ТСР. Конец письма –точка в пустой строке.

–QUITразрыв соединения

•Установление и закрытие соединения непосредственно  с сервером производится по ТСР. Контроль за пользовательскими данными возложен на ТСР.

 

HTTP: Hyper Text Transfer Protocol

 

•Предназначен для пересылки  и трансляции (язык HTML)веб-документов. Работает поверх ТСР, порт 80 и 8080.

•Особенности:

–Установление и закрытие соединения непосредственно с сервером производится по ТСР. Контроль за пользовательскими данными возложен на ТСР.

–Использует принцип запрос/ответ

–Сервер не сохраняет параметры  предыдущих сессий

–Возможность кэширования (proxy и в браузере)

–Симплекс (клиент может  отправлять формы для обработки  серверу)

Алгоритм работы HTTP

1.Анализ URL(адреса документа). Для определения IP-адреса сервера  по имени хоста (host name)используется DNS.

2.Установление ТСР-соединенияс сервером

3.Отсылка запроса на  сервер: GET

4.Анализ ссылок без  имени хоста (после первого  одиночного слэша):URI

5.Сообщения об ошибках  отправляются на HTML.

 

•ТСР-соединениеоткрывается один раз на весь сеанс, следовательно:

–Уменьшается служебный  трафик

–Уменьшается время ответа сервера

–Уменьшается объем кэша

•Использует конвейерные  запросы: несколько запросов подряд, в том числе к разным серверам, не дожидаясь ответа на каждый из них.

•Использует вложенные заголовки  с параметрами сеанса.

 

POP3 (Post Office Protocol Version 3) - протокол почтового отделения, версия 3 - это сетевой протокол, используемый почтовым клиентом для получения сообщений электронной почты с сервера. Обычно используется в паре с протоколом SMTP.

Предыдущие версии протокола (POP, POP2) устарели. Альтернативным протоколом для сбора сообщений с почтового  сервера является IMAP. По умолчанию  использует TCP-порт 110. Существуют реализации POP3-серверов, поддерживающие TLS и SSL.

После установки  соединения протокол РОР3 проходит три  последовательных состояния:

• Авторизация клиент проходит процедуру аутентификации.
• Транзакция клиент получает информацию о состоянии почтового ящика, принимает и удаляет почту.
• Обновление сервер удаляет выбранные письма и закрывает соединение.

Не смотря на то, что протокол РОР3 действительно  поддерживает возможность получения  одного или нескольких писем и  оставления их на сервере, большинство  программ обработки электронной  почты просто скачивают все письма и опустошают почтовый ящик на сервере.

 

DNS (Domain Name System) – это компьютерная распределенная база данных, хранящая сведения о доменах. Система доменных имен является одной из фундаментальных составляющих работы Интернета и необходима для преобразования IP адресов узлов сети в соответствующие имена доменов и наоборот.

17. Протокол канального и сетевого уровня ARP. Формат сообщения ARP. Функции протокола ARP. Типы ARP-сообщений.

ARP — протокол  в компьютерных сетях, предназначенный  для определения MAC адреса по  известному IP адресу. Это протокол  сетевого уровня.

Существуют  следующие типы сообщений ARP: запрос ARP (ARP request) и ответ ARP (ARP reply). Система-отправитель при помощи запроса ARP запрашивает физический адрес системы-получателя. Ответ (физический адрес узла-получателя) приходит ARP-ответом.

Перед тем как передать пакет сетевого уровня через сегмент  Ethernet, сетевой стек проверяет кэш ARP, чтобы выяснить, не зарегистрирована ли в нём уже нужная информация об узле-получателе. Если такой записи в кэше ARP нет, то выполняется широковещательный запрос ARP. Этот запрос для устройств в сети имеет следующий смысл: «Кто-нибудь знает физический адрес устройства, обладающего следующим IP-адресом?» Когда получатель с этим IP-адресом примет этот пакет, то должен будет ответить: «Да, это мой IP-адрес. Мой физический адрес следующий: …» После этого отправитель обновит свой кэш ARP и будет способен передать информацию получателю. Записи в кэше ARP могут быть статическими и динамическими. Пример, данный выше, описывает динамическую запись кэша. Можно также создавать статические записи в таблице ARP.

Принцип работы:

1. 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 (т.е. сначала mac-адрес получателя – широковещательный) .
2. Все узлы локальной сети получают ARP запрос и сравнивают указанный там IP-адрес с собственным.
3. 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.

Формат сообщения ARP:

• Hardware type (HTYPE)  - каждый канальный протокол передачи данных имеет свой номер, который хранится в этом поле. Например, Ethernet имеет номер 0x0001.
• Protocol type (PTYPE)  - код сетевого протокола. Например, для IPv4 будет записано 0x0800.
• Hardware length (HLEN) - длина mac- адреса в байтах. Адреса Ethernet имеют длину 6 байт.
• Protocol length (PLEN) - длина ip- адреса в байтах. IPv4 адреса имеют длину 4 байта.
• Operation - код операции отправителя: 1 в случае запроса и 2 в случае ответа.
• Sender hardware address (SHA) – mac- адрес отправителя.
• Sender protocol address (SPA) – ip- адрес отправителя.
• Target hardware address (THA) – mac- адрес получателя. Поле пусто при запросе.
• Target protocol address (TPA) – ip- адрес получателя.

Функции ARP: определение MAC адреса по известному IP адресу, ведение ARP-таблицы.

18. IP-адресация. Классы IP-адресов. Бесклассовая адресация. Маска подсети. Принципы разбиения сетей на подсети. Зарегистрированные и незарегистрированные адреса.