Компьютерные сети. 6-е изд. - Эндрю Таненбаум

из фрагментов используется таймер, чтобы из-за потерянного фрагмента буфер, где производится повторная сборка, не оказался занят остальными фрагментами. Предположим, дейтаграмма делится на четыре фрагмента. Первые три прибывают к получателю, а четвертый задерживается. У получателя истекает период ожидания, и три фрагмента удаляются из его памяти. Позже приходит последний фрагмент. Как следует с ним поступить?

46. В IP контрольная сумма покрывает только заголовок, но не данные. Почему, как вы полагаете, была выбрана подобная схема?

47. Жительница Бостона едет в Миннеаполис, захватив с собой ноутбук. К ее удивлению, в Миннеаполисе LAN является беспроводной локальной IP-сетью, поэтому ей не нужно подключать свой ноутбук. Нужно ли, тем не менее, проходить процедуру с внутренним и внешним агентом, чтобы электронная почта и другой трафик приходили корректно?

48. Протокол IPv6 использует 16-байтные адреса. На какое время их хватит, если каждую пикосекунду назначать блок в 1 млн адресов?

49. Чтобы решить проблему нехватки адресов IPv4, интернет-провайдеры могут динамически выделять их своим клиентам. После полного развертывания IPv6 адресное пространство станет достаточным для предоставления уникального адреса каждому устройству. При этом для упрощения системы можно было бы выделять каждому устройству постоянный адрес IPv6. Объясните, почему не стоит этого делать?

50. Поле Protocol, используемое в заголовке IPv4, отсутствует в фиксированном заголовке IPv6. Почему?

51. Должен ли протокол ARP быть изменен при переходе на IPv6? Если да, то какими должны быть эти изменения — концептуальными или техническими?

52. Напишите программу, моделирующую маршрутизацию методом лавинной адресации. Все пакеты должны содержать счетчик, уменьшающийся на каждом маршрутизаторе. Когда счетчик доходит до нуля, пакет удаляется. Время дискретно, и каждая линия обрабатывает за временной интервал один пакет. Создайте три версии этой программы: с лавинной адресацией по всем линиям; по всем линиям, кроме входной; только по k лучшим линиям (выбираемым статически). Сравните лавину с детерминированной маршрутизацией (k = 1) с точки зрения задержки и использования пропускной способности.

53. Напишите программу, моделирующую компьютерную сеть с дискретным временем. Первый пакет в очереди каждого маршрутизатора преодолевает по одному транзитному участку за интервал времени. Число буферов всех маршрутизаторов ограниченно. Прибывший пакет, для которого нет свободного места, игнорируется и повторно не передается. Вместо этого используется сквозной протокол с тайм-аутами и пакетами подтверждения, который в результате вызывает повторную передачу пакета маршрутизатором-источником. Постройте график производительности сети как функции сквозного интервала времени ожидания при разных значениях частоты ошибок.

54. Напишите функцию, осуществляющую пересылку в IP-маршрутизаторе. У процедуры должен быть один параметр — IP-адрес. Также у нее есть доступ к глобальной таблице, представляющей собой массив из троек значений. Каждая тройка содержит следующие целочисленные значения: IP-адрес, маску подсети и исходящую линию. Функция ищет IP-адрес в таблице, используя CIDR, и возвращает номер исходящей линии.

55. Используя программы traceroute (UNIX) или tracert (Windows), исследуйте маршрут от вашего компьютера до различных университетов мира. Составьте список трансокеанских линий. Вот некоторые адреса:

www.berkeley.edu (Калифорния)

www.mit.edu (Массачусетс)

www.vu.nl (Амстердам)

www.ucl.ac.uk (Лондон)

www.usyd.edu.au (Сидней)

www.u-tokyo.ac.jp (Токио)

www.uct.ac.za (Кейптаун)

Глава 6. Транспортный уровень

Вместе с сетевым уровнем транспортный уровень составляет сердцевину всей иерархии протоколов. Сетевой уровень обеспечивает сквозную доставку пакетов при помощи дейтаграмм и виртуальных каналов. Транспортный уровень основан на сетевом и отвечает за передачу данных от процесса на устройстве-источнике до процесса на устройстве-адресате, предоставляя необходимый уровень надежности вне зависимости от физических характеристик используемых сетей. Он создает абстракции, с помощью которых приложения могут работать в сети. Без транспортного уровня вся концепция многоуровневых протоколов потеряет смысл. В данной главе мы подробно рассмотрим этот уровень, в том числе его службы и выбор подходящей схемы API, позволяющей решить проблемы надежности, подключения и перегрузок, а также протоколы (такие, как TCP и UDP) и производительность.

6.1. Транспортные службы

В следующих разделах мы познакомимся с транспортными службами. Мы рассмотрим виды служб, предоставляемых прикладному уровню. Чтобы обсуждение было более конкретным, мы разберем два набора базовых операций транспортного уровня. Сначала рассмотрим простой, но условный набор, чтобы показать основные идеи, а затем — реально применяемый в интернете интерфейс.

6.1.1. Службы, предоставляемые верхним уровням

Конечная цель транспортного уровня — предоставить эффективную, надежную и экономичную службу передачи данных своим пользователям (обычно это процессы прикладного уровня). Для этого транспортный уровень применяет службы, предоставленные сетевым уровнем. Программа и/или оборудование, выполняющие работу транспортного уровня, называются транспортной подсистемой, или транспортным объектом (transport entity). Эта подсистема может находиться в ядре операционной системы, в библиотечном модуле, загруженном сетевом приложении, в отдельном пользовательском процессе или даже в сетевой интерфейсной плате. Первые два варианта чаще всего встречаются в интернете. Логическая взаимосвязь сетевого, транспортного и прикладного уровней проиллюстрирована на илл. 6.1.

Илл. 6.1. Сетевой, транспортный и прикладной уровни

На транспортном уровне, как и на сетевом, могут быть службы, ориентированные на установление соединения, и службы без установления соединения. Транспортная служба с установлением соединения во многом похожа на аналогичную сетевую. В обоих случаях соединение проходит три этапа: установление, передача данных и разъединение.

Адресация и управление потоком на этих уровнях также похожи. Более того, даже транспортные службы без установления соединения очень напоминают аналогичные сетевые. Но важно отметить, что реализовать комбинацию транспортной службы без установления соединения и сетевой службы с установлением соединения достаточно трудно, так как для этого приходится разрывать только что созданное соединение сразу же после отправки одного пакета, а это неэффективно.

Возникает закономерный вопрос: если транспортные и сетевые службы так похожи, то зачем нужны два разных уровня? Почему одного недостаточно? Это довольно тонкий, но ключевой вопрос. Программное обеспечение транспортного уровня запускается целиком на пользовательских устройствах, а сетевой уровень — в основном на маршрутизаторах, управляемых оператором связи (по крайней мере, в WAN). Что произойдет, если сетевой уровень будет предоставлять службу с установлением соединения, но она будет ненадежной? Что, если она часто будет терять пакеты? Что случится, если маршрутизаторы будут время от времени выходить из строя?

Все это приведет к большим трудностям. Пользователи не контролируют сетевой уровень, поэтому не смогут решить проблему плохого обслуживания, используя более совершенные маршрутизаторы или совершенствуя обработку ошибок канального уровня (просто потому, что маршрутизаторы им не принадлежат). Единственная возможность — расположить над сетевым уровнем еще один уровень, который будет улучшать QoS. Если в сети без установления соединения пакеты теряются или передаются с искажениями, транспортная подсистема обнаруживает проблему и выполняет повторную передачу. Если в сети с установлением соединения транспортная подсистема узнает, что ее сетевое соединение было внезапно прервано (без сведений о том, что случилось с