Контрольная работа по "Компьютерные сети"

29

Контрольная работа по дисциплине

Компьютерные сети

Санкт-Петербург

2012

Контрольное задание №1

Маршрутизация в объединенной сети.

В системах с коммутацией пакетов под термином маршрутизация (routing) понимается процесс выбора пути, по которому должны передаваться пакеты к конечному получателю. Термином маршрутизатор (router) называют компьютер, который выбирает маршрут следования дейтаграмм. Дейтаграмма (datagram) – это блок информации, посланный как пакет сетевого уровня через передающую среду без предварительного установления соединения и создания виртуального канала.

Маршрутизация выполняется на нескольких уровнях. Например, в рамках глобальной сети, состоящей из нескольких коммутаторов пакетов, соединенных между собой физическими каналами связи, маршрутизация проходящих по ней пакетов выполняется самой сетью. Процесс маршрутизации начинается с момента попадания пакета в глобальную сеть и продолжается до момента его выхода за пределы сети. Причем внутри глобальной сети процесс маршрутизации происходит автономно. Другими словами, машины, находящиеся за пределами глобальной сети, не могут повлиять на маршрутизацию проходящих по ней пакетов. Для них эта сеть является черным ящиком, выполняющим доставку пакетов из пункта А в пункт Б.

Основная задача, которая ставилась при разработке протокола IP, – создать единую виртуальную сеть, объединяющую в себе множество физических сетей, в которой реализованы средства доставки дейтаграмм, не требующие установки соединения с получателем. Поэтому основное внимание при изложении материала будет сосредоточено на процессе перенаправления IP-дейтаграмм (IP forwarding), который также называется межсетевой маршрутизацией, или IP-маршрутизацией. Данные, которые используются для выбора пути следования пакетов до конечного получателя, называются маршрутной информацией.

Процесс IP-маршрутизации в объединенной сети напоминает работу обычной физической сети, поскольку он связан с поиском маршрута, по которому будут передаваться дейтаграммы. Однако в отличие от одной физической сети, в алгоритмах IP-маршрутизации следует учитывать, что доставка дейтаграмм будет проходить по разным физическим сетям.

Процесс маршрутизации в объединенной сети может быть затруднен, особенно в случае использования компьютеров с несколькими сетевыми подключениями. В идеальном случае программы маршрутизации должны анализировать загрузку сети, длину дейтаграммы, а также запрошенный в ее заголовке тип обслуживания и на основе полученных данных выбирать оптимальный маршрут. Однако большинство программ маршрутизации не обладают столь развитой логикой и выбирают маршрут следования дейтаграммы, исходя из ряда сделанных допущений о его минимальной длине.

Чтобы до конца разобраться с процессом IP-маршрутизации, нужно вспомнить структуру объединенной сети, в которой используется протокол TCP/IP. Объединенная сеть состоит из нескольких физических сетей, связанных посредством специальных компьютеров, называемых маршрутизаторами (routers). Каждый маршрутизатор напрямую подключается как минимум к двум сетями. Следует сказать, что обычно компьютеры пользователей подключаются к одной физической сети. Иногда компьютеры пользователей подключаются сразу к нескольким физическим сетям. Такие компьютеры, или узлы, называются многоадресными (multi-homed host).

Таблица маршрутизации одноадресного хоста.

Краткий обзор одноадресной маршрутизации

Одноадресная маршрутизация – пересылка трафика с одиночным получателем в межсетевой среде с компьютера-отправителя на компьютер-получатель с использованием маршрутизаторов. Аппаратный маршрутизатор – специализированное аппаратное устройство, которое используется только для маршрутизации. Программный маршрутизатор – универсальный компьютер, который обеспечивает функционирование программного обеспечения, осуществляющего маршрутизацию.

Таблицы маршрутизации

Одноадресная маршрутизация, то есть пересылка трафика получателю с заданным адресом, облегчается, если известен путь, по которому трафик передается по межсетевой среде. При каждой передаче в пути от источника до получателя принимается решение о маршрутизации.

Принятию решения о маршрутизации помогает информация о том, какие сетевые адреса (или идентификаторы сетей) являются доступными в межсетевой среде. Эта информация поступает из базы данных маршрутов, которая называется таблицей маршрутизации. Наличие таблиц маршрутизации не является исключительным свойством маршрутизатора. Обычные компьютеры (не маршрутизаторы) также могут иметь таблицу маршрутизации, которая может использоваться, чтобы определить оптимальный маршрут.

Типы записей в таблице маршрутизации

Каждая запись в таблице маршрутизации считается маршрутом и может иметь следующий тип:

          Маршрут к сети, или сетевой маршрут (Network Route)

          Маршрут к сети с заданным идентификатором в межсетевой среде.

          Маршрут к компьютеру, или узловой маршрут (Host Route)

          Маршрут к заданному адресу (идентификатору сети и идентификатору узла, Network ID и Node ID). Маршруты к компьютерам обычно используются, чтобы создавать настраиваемые маршруты для заданных компьютеров, для управления или оптимизации сетевого трафика.

          Маршрут по умолчанию (Default Route)

Маршрут по умолчанию используется, когда не найдены никакие другие маршруты в таблице маршрутизации. Например, если маршрутизатор или компьютер не может найти маршрут по идентификатору сети или маршрут к компьютеру по адресу получателя, то используется маршрут по умолчанию.

Маршрут по умолчанию упрощает конфигурацию компьютеров. Вместо конфигурирования компьютера и настройки маршрутов для всех идентификаторов сетей в межсетевой среде используется одиночный маршрут по умолчанию для пересылки всех пакетов в сеть получателя или по адресу в межсетевой среде, который не был найден в таблице маршрутизации.

Структура таблицы маршрутизации

На рис. 1.1 показана структура таблицы маршрутизации.

Рис 1.1. Структура таблицы маршрутизации

Каждая запись в таблице маршрутизации состоит из следующих информационных полей:

          Идентификатор сети. Идентификатор сети или адрес в межсетевой среде для маршрута к компьютеру. На IP-маршрутизаторах также имеется дополнительное поле маски подсети, которое определяет идентификатор IP-сети по IP-адресу получателя.

          Адрес пересылки. Адрес, по которому пакет должен быть переслан. Адрес пересылки может быть аппаратным адресом или адресом в межсетевой среде. Для сетей, к которым компьютер или маршрутизатор непосредственно подсоединен, поле адреса пересылки может быть адресом интерфейса, подсоединенного к сети.

          Интерфейс. Сетевой интерфейс, который используется, когда пакеты пересылаются в сеть для данного идентификатора сети. Это порядковый номер сетевого адаптера или другой тип логического идентификатора.

          Метрика. Мера предпочтения маршрута. Обычно, самая маленькая метрика соответствует наиболее предпочтительному маршруту. Если существует несколько маршрутов к заданной сети получателя, используется маршрут с самой низкой метрикой. Некоторые алгоритмы маршрутизации сохраняют только один маршрут для любого идентификатора сети в таблице маршрутизации, даже когда существует несколько маршрутов. В этом случае метрика используется маршрутизатором, .чтобы определить то, какой маршрут необходимо сохранить в таблице маршрутизации.

Вышеупомянутый список является ориентировочным списком полей в таблицах маршрутизации, используемых маршрутизаторами. Фактически поля в таблицах маршрутизации для различных маршрутизируемых протоколов могут быть другими.

Одноадресные протоколы маршрутизации

IP-маршрутизация. Маршрутизаторы IP бывают статическими (в случае, если маршруты установлены администратором и изменяются им вручную) или динамическими (маршруты модифицируются динамически, с использованием протоколов маршрутизации).

На каждом маршрутизаторе определяется следующий узел (хоп, hop), куда необходимо передать пакет, путем установления соответствия IP-адреса получателя пакета и оптимального маршрутов таблице маршрутизации.

Маршрутизатор Windows Server поддерживает два основных протокола маршрутизации для IP:

          Routing Information Protocol (RIP) для IP

          Open Shortest Path First (OSPF)

При этом маршрутизатор Windows Server является расширяемой платформой: поставщики – третьи фирмы могут создавать и подключать дополнительные протоколы маршрутизации IP, например Interior Gateway Routing Protocol (Протокол маршрутизации внутреннего шлюза, IGRP) и Border Gateway Protocol (Протокол граничного шлюза, BGP).

IPX-маршрутизация. Протокол IPX (Internetwork Packet Exchange, протокол межсетевого обмена пакетами) используется прежде всего в средах Novell NetWare, но может также применяться и в сетях на базе Microsoft Windows.

Маршрутизатор Windows Server поддерживает два основных протокола маршрутизации для IPX:

          Routing Information Protocol (RIP) для IPX

          Service Advertising Protocol (Протокол объявления служб, SAP) для IPX

Реализация IPX, RIP и SAP на компьютере, работающем под управлением Windows Server (с использованием NWLink IPX/SPX/NetBIOS Compatible Transport Protocol, также известный как NWLink) совместима со спецификацией маршрутизатора NovelIPX.

Контрольное задание №2

Установка сетевого принтера.

Существует несколько способов сделать принтер в сетевым: через общий доступ, через внешний принт-сервер или через внутренюю сетевую карту принтера.

Разделённый (расшаренный) принтер для общего доступа

Это самый простой в исполнении, но самый ограниченный по возможностям вариант сетевого использования принтера. Он подразумевает, что принтер, который должен быть доступен нескольким пользователям сети, подключен к одному из компьютеров и сделан общедоступным сетевым. После этого пользоваться этим принтером могут все пользователи данной сети.

Для начала принтер должен быть установлен стандартным способом на компьютере, к которому он физически подключен при помощи параллельного или USB кабеля. Затем в папке "Принтеры и факсы" кликнуть правой кнопкой мыши на установленном принтере и выбрать "Свойства". Появится окно свойств, в котором необходимо выбрать вкладку "Доступ" (Рис. 2.1.).

Рис. 2.1. Окно «Свойства».

Здесь нужно выбрать "Общий доступ к данному принтеру" и ввести  сетевое имя, которое будет присвоено создаваемому общему ресурсу. Если на всех компьютерах в сети установлена та же версия Windows, что и на том, к которому подключен принтер, то после этого достаточно нажать кнопку "ОК", чтобы завершить процедуру. Если в сети есть компьютеры с другими версиями Windows, то нужно нажать кнопку "Дополнительные драйверы" и выбрать из списка те драйверы, которые понадобятся для других компьютеров с другими версиями (Рис. 2.2.).

Рис. 2.2. Окно "Дополнительные драйверы".

Если в колонке "Установлено" значится "Нет", то после этого потребуется вставить диск производителя принтера или скачать выбранный драйвер с его сайта.

Теперь на всех компьютерах в сети можно пользоваться созданным общим ресурсом. Для этого на удалённом компьютере в папке "Принтеры и факсы" надо запустить Мастер установки принтера. Когда появится окно, предлагающее выбрать способ подключения принтера, выбирать "Сетевой принтер" и нажать кнопку далее (Рис. 2.3.).

Рис. 2.3. Мастер установки принтера.

Теперь нужно указать сетевой путь к нашему принтеру. Обратите внимание на синтаксис: это обязательно два прямых слэша, после которых без пробела идёт сетевое имя компьютера, к которому подключен принтер (в примере ниже сетевое имя компьютера - "MyComputer"), затем снова слэш и сетевое имя принтера, присвоенное ему на этапе разделения ресурса ("OKIB4350")  (Рис. 2.4.).

Рис. 2.4. Мастер установки принтера.

Вариант "Найти в Active Directory" появится только в том случае, когда компьютер введён в Active Directory. Далее процесс установки драйвера пойдёт автоматически и по его окончании будет предложено распечатать пробную страницу.

Альтернативный способ установки драйвера на удалённом компьютере. Установить на удалённом компьютере принтер так, будто он подключен напрямую к этому компьютеру, но не дав возможности системе автоматически определять PnP-принтер на этапе выбора варианта подключения. Далее выбрать подключение через параллельный интерфейс LPT1, вне зависимости от того, есть такой интерфейс у принтера или нет  (Рис. 2.5.).

Рис. 2.5. Мастер установки принтера.

После чего будет предложен выбор драйвера из числа поставляемых вместе с системой. Если драйвер принтера в этом списке присутствует, нужно выбрать его. Если не присутствует (что всегда бывает в случае подключения GDI-принтеров), то необходимо нажать кнопку "Установить с диска", после чего выбрать место хранения драйвера принтера либо на компакт-диске, поставляемом с принтером, либо скаченного с веб-сайта производителя (Рис. 2.6.).

Рис. 2.6. Мастер установки принтера.

После выбора модели процесс установки пойдёт автоматически и снова будет предложено напечатать тестовую страницу. Сейчас этого делать не стоит, так как физически к компьютеру принтер не подключен и печать не получится. Далее кликнуть правой кнопкой мыши на установленном принтере в папке "Принтеры и факсы" и выбрать "Свойства", выбрать вкладку "Порты" и нажать внизу кнопку "Добавить порт". Появится окошко выбора типа порта  (Рис. 2.7.)

Рис. 2.7. Окно «Порты принтера».

Тут нужно выбрать вариант "Local Port" и нажать кнопку "Новый порт". В появившемся маленьком окошке ввести путь к сетевому принтеру в том же формате и по тем же правилам, что было описано выше и нажать OK  (Рис. 2.8.).

Рис. 2.8.

Теперь сетевой принтер подключен к удалённому компьютеру.

Плюсы такого способа подключения к сетевому принтеру:

          Не требуется никакого дополнительного оборудования помимо того, что уже используется для реализации локальной сети.

          Этот способ является стандартным для сетей Microsoft Windows ещё со времён Windows for Workgroups и потому хорошо известен пользователям, прост в установке и не требует дополнительного софта.

Ограничения такого способа подключения к сетевому принтеру:

          Компьютер, к которому принтер подключен физически, обязательно должен быть включен для того, чтобы было возможно пользоваться этим принтером с других компьютеров.

          В процессе печати с удалённых компьютеров тот, к которому подключен принтер, немного замедляет свою работу, занимаясь обработкой данных для печати.

          Если принтер подключен через параллельный порт, то скорость передачи данных на него будет довольно низкой.

          Наиболее распространённые дешёвые модели GDI-принтеров могут быть сделаны общедоступными вышеуказанным способом лишь в том случае, когда на всех компьютерах работает одинаковая версия Windows.

          Все проблемы, связанные с использованием USB-кабеля, не соответствующего спецификации USB2.0 HighSpeed, будут распространяться не на одного пользователя, а на всех пользователей сети.

          Принтеры, подключенные таким образом, не смогут работать в сети, разделённой на сегменты маршрутизаторами, потому как протокол NetBEUI, используемый для реализации этого подключения, не является маршрутизируемым.

Подключение через внешний принт-сервер стороннего производителя

Существует множество производителей, которые предлагают различные реализации внешних принт-серверов, позволяющих подключать обычные принтеры к сети. Представлять из себя эти принт-серверы могут либо простейшую коробочку, в которой с одной стороны есть разъём RJ-45 для подключения сетевого кабеля, а с другой разъём параллельного порта, либо разъём для USB-кабеля. Либо это может быть более современное, комбинированное решение, представляющее из себя, к примеру, точку доступа к беспроводной сети, сетевой концентратор, клиента VPN и принт-сервер, подключаемый к принтеру через USB-порт. Но вне зависимости от физической реализации принт-сервера, способ установки принтеров, подключенных к нему, будет одинаков.

Прежде всего необходимо установить сам принт-сервер. Делается это в соответствии с инструкциями, приложенными к нему и при помощи софта, поставляемого с принт-сервером. Обычно это специальная программа, которая должна выполнить важную функцию: установить в принт-сервере IP-адрес и маску подсети (subnet mask), соответствующие адресации, принятой в локальной сети (например, адрес 192.168.2.112 и маска 255.255.255.0). После установки IP-адреса, нужно проверить его работоспособность, например пропинговать его. Убедившись в том, что принт-сервер виден в сети, можно приступать к установке принтера.

В общем и целом установка делается аналогично тому, как описано выше в качестве "Альтернативного варианта". Не смотря на то, что в данном случае принтер будет сетевым, нужно выбрать вариант "Локальный принтер, подключенный к этому компьютеру", после чего активизировать пункт "Создать новый порт" и выбирать в списке "Standard TCP/IP Port"  (Рис. 2.8.).

Рис. 2.8. Мастер установки принтера.

Это самый универсальный и простой вариант, работающий в большинстве случаев. Однако, производители принт-серверов могут предлагать альтернативные варианты реализации IP-стека для печати и эти варианты могут автоматически устанавливаться на этапе установки принт-сервера при помощи приложенной к нему программы.

Далее в процесск установки необходимо выбрать драйвер принтера (либо из списка, либо с диска) и процесс установки на этом автоматически завершится предложением напечатать пробную страницу.

Плюсы такого способа подключения к сетевому принтеру:

          Принтер становится полноценным и самостоятельным сетевым устройством, не требующим работающего компьютера для печати

Ограничения такого способа подключения к сетевому принтеру:

          Невозможно удалённо контролировать сетевой принтер. Внешние принт-серверы предлагают лишь возможность определить состояние принтера – готов он к работе или находится в оффлайне и задать параметры порта, через который он подключен. Текущие состояния принтера (открыта крышка, кончилась бумага или расходники) обычно не доступны, как недоступна и возможность осуществлять настройки принтера.

          Для питания внешнего принт-сервера требуется дополнительный источник питания.

          Для подключения принтеров к принт-серверу необходим качественный кабель USB2.0 HighSpeed.

          В случае, если принт-сервер подключается к принтеру через параллельный интерфейс, скорость передачи данных будет низкой.

          Крайне редки случаи, когда через принт-сервер стороннего производителя удаётся подключить GDI-принтер. Существуют отдельные модели принт-серверов, оптимизированные под определённые же модели принтеров (к примеру принт-серверы D-Link для работы с GDI-принтерами Canon, использующими систему печати CAPT).

          Если принтер не имеет развитой индикации и для его контроля используется программный монитор состояний, то использовать эту программу через внешний принт-сервер станет невозможно, в связи с чем не будет возможности осуществлять мониторинг принтера и его настройку/обслуживание.

Подключение через сетевую карту принтера/принт-сервер.

Многие принтеры подразумевают установку в них внутренней сетевой платы, сделанной специально для этой модели (или для нескольких моделей этого производителя). В этом случае плата устанавливается на внутреннюю системную шину принтера и потому данные передаются на принтер на максимально возможной для сети скорости. Кроме того, внутренняя сетевая плата позволяет осуществлять управление принтером через сеть и с другой стороны, через панель управления принтером можно изменять настройки сетевой платы. Сетевая плата является атрибутом не самых дешёвых моделей принтеров и, являясь не универсальным устройством, производимым в сравнительно небольших количествах, имеет достаточно высокую стоимость.

Если принтер оснащён сетевой платой (штатно или добавленной в него в качестве опции), то производитель, скорее всего, предлагает вариант автоматической установки сетевого принтера с диска, поставляемого вместе с принтером. В этом случае достаточно указать, что принтер является сетевым и программа-установщик настроит всё автоматически. Возможно, придётся указать IP-адрес принтера, если он не был ему присвоен автоматически DHCP или BOOTP сервером. Иногда, если адрес не присвоен автоматически, требуется установить его вручную – либо с панели управления принтера, либо с использованием внешней программы, поставляемой на диске или доступной для скачивания на веб-сайте производителя. К примеру, у OKI такая программа называется NIC Setup Utility. Она позволяет найти в сети все сетевые принтеры OKI и присвоить им IP-адреса и маски подсети. Подобные же утилиты есть и у других производителей. Автоматический установщик, находящийся на фирменном диске, обычно устанавливает всё необходимое для работы сетевого диска и остаётся только дождаться окончания процесса установки.

Если фирменного диска нет, то необходимо установить компоненты вручную. В этом случае установка не будет отличаться от той, что описана выше для внешнего принт-сервера. Единственным отличием может стать то, что дополнительный IP-стек для печати может потребоваться установить отдельно вручную. Это предпочтительнее, чем использовать стандартную систему печати Microsoft TCP/IP Printing, так как при установке фирменного LPR-протокола передача данных будет более стабильной, более скоростной и будет доступно несколько полезных функций, таких как, например, объединение принтеров в пул или перенаправление печати на альтернативные сетевые принтеры.

При установке драйвера вручную, проще всего сначала установить его "на параллельный порт", а потом, запустив LPR-утилиту, переключить принтер на неё.

Плюсы такого способа подключения к сетевому принтеру:

          Это полностью интегрированное, профессиональное решение, позволяющее реализовать сетевую печать наиболее эффективным образом

          Высокая скорость передачи данных на сетевой принтер, не ограниченная медленными интерфейсами

          Возможность удалённого мониторинга сетевого принтера, в том числе через внутренний веб-сайт принтера с отслеживанием всех его состояний.

          Управление сетевыми настройками карты может осуществляться непосредственно с панели управления принтера.

          Нет необходимости использовать дополнительный источник питания или задействовать один из компьютеров в сети.

Ограничения такого способа подключения к сетевому принтеру:

          Цена

Монтирование томов.

Логический диск или том (volume) – часть долговременной памяти компьютера, рассматриваемая как единое целое для удобства работы. Термин «логический диск» используется в противоположность «физическому диску», под которым рассматривается память одного конкретного дискового носителя. Понятие логического диска вводится для унификации представляемых участков долговременной памяти

В таблице размещения файлов определено, в каком каталоге находится тот или иной файл. Благодаря этому, при переносе файла из одной папки в другую в пределах одного тома, не осуществляется перенос данных из одной части физического диска на другую, а просто меняется запись в таблице. Если же файл переносится с одного логического диска на другой (даже если оба логических диска расположены на одном физическом диске), обязательно будет происходить физический перенос данных.

По этой же причине форматирование и дефрагментация каждого логического диска не затрагивает другие.

Тома в UNIX-подобных операционных системах

Соответствует номеру из последовательности a, b,... а разделы на устройствах нумеруются и обозначаются цифрами, причём нумерация логических разделов, которые в Windows соответствуют логическим дискам в расширенном разделе, начинается с 5, так как номера 1-4 зарезервированы для обозначения первичных разделов и, собственно, расширенного раздела.

Например, обозначения разделов для ОС Windows будет sda1 (для C:) и sda5 (для D:). Если бы было четыре основных раздела или два основных и два логических (пусть C:, D:, E:, F:) то в первом случае они обозначались бы как sda1 - sda4, а во втором как sda1, sda2, sda5, sda6, соответственно.

Чтобы было удобнее работать с разделами на жёстком диске, в UNIX-подобных операционных системах их монтируют в каталоги корневой файловой системы, обозначаемой /, которая обязана существовать. Более того, системой реализуется принцип: любое устройство есть файл, и жёсткие диски, как и остальные устройства компьютера, также являются файлами и доступны в каталоге dev корневой файловой системы. Отсюда и полное обозначение жёсткого диска /dev/sda.

Также в UNIX-подобных операционных системах все логические диски должны иметь точку монтирования. Точка монтирования соответствует определенному каталогу файловой системы. Дерево каталогов логического диска представляется поддеревом файловой системы, включенным в него в точке монтирования. Логический диск может быть примонтирован к любому каталогу существующей файловой системы. В свою очередь, к любому каталогу на подмонтированном носителе можно подмонтировать еще один носитель и т.д. Пути, используемому в качестве точки монтирования, должен соответствовать пустой каталог. Хотя логический том можно примонтировать куда угодно, сменные носители принято монтировать к подкаталогам папок /mnt или /media. В настольных дистрибутивах Linux этот процесс обычно происходит автоматически. При этом в каталоге /media (/mnt) создается подкаталог, имя которого совпадает с именем монтируемого тома.

Точка монтирования используется для реализации возможности динамически присоединять/отсоединять разделы диска к файловой системе во время работы операционной системы. Поддержка этой возможности в основанных на монолитных ядрах UNIX-подобных ОС обеспечивается самим ядром системы и системной программой, которая вызывается при помощи командной строки утилитой mount. Монтирование устройств хранения данных используется в любой Unix-подобной операционной системе, в частности утилита mount присутствует в ОС Version 5 AT&T UNIX.Пример: Если компакт-диск, содержащий файл «info.txt», был смонтирован в каталог «/mnt/iso9660», то этот файл будут доступен как «/mnt/iso9660/info.txt».