IPv4 - пример
В этой главе описывается, как происходит фактическое общение в сети с использованием интернет-протокола версии 4.
Пакетный поток в сети
Всем хостам в среде IPv4 назначаются уникальные логические IP-адреса. Когда хост хочет отправить некоторые данные на другой хост в сети, ему нужен физический (MAC) адрес хоста назначения. Чтобы получить MAC-адрес, хост транслирует ARP-сообщение и просит предоставить MAC-адрес тому, кто является владельцем IP-адреса назначения. Все узлы в этом сегменте получают пакет ARP, но только узел, IP-адрес которого совпадает с IP-адресом в сообщении ARP, отвечает своим MAC-адресом. Как только отправитель получает MAC-адрес принимающей станции, данные отправляются на физический носитель.
В случае, если IP не принадлежит локальной подсети, данные отправляются в пункт назначения через шлюз подсети. Чтобы понять поток пакетов, мы должны сначала понять следующие компоненты:
MAC Address- Адрес управления доступом к среде - это 48-битный заводской жестко закодированный физический адрес сетевого устройства, который можно однозначно идентифицировать. Этот адрес назначается производителями устройств.
Address Resolution Protocol- Протокол разрешения адресов используется для получения MAC-адреса хоста, чей IP-адрес известен. ARP - это широковещательный пакет, который принимается всеми хостами в сегменте сети. Но только хост, IP-адрес которого указан в ARP, отвечает на него, предоставляя свой MAC-адрес.
Proxy Server- Для доступа в Интернет сети используют прокси-сервер, которому назначен общедоступный IP-адрес. Все ПК запрашивают прокси-сервер для сервера в Интернете. Прокси-сервер от имени PCS отправляет запрос на сервер, и когда он получает ответ от Сервера, Прокси-сервер пересылает его на клиентский ПК. Это способ управления доступом в Интернет в компьютерных сетях, который помогает реализовать веб-политики.
Dynamic Host Control Protocol- DHCP - это служба, с помощью которой хосту назначается IP-адрес из заранее определенного пула адресов. DHCP-сервер также предоставляет необходимую информацию, такую как IP-адрес шлюза, адрес DNS-сервера, аренда, назначенная с IP-адресом и т. Д. Используя службы DHCP, сетевой администратор может легко управлять назначением IP-адресов.
Domain Name System- Очень вероятно, что пользователь не знает IP-адрес удаленного Сервера, к которому он хочет подключиться. Но он знает присвоенное ему имя, например, tutorialpoints.com. Когда пользователь вводит имя удаленного сервера, к которому он хочет подключиться, локальный хост за экранами отправляет DNS-запрос. Система доменных имен - это метод получения IP-адреса хоста, доменное имя которого известно.
Network Address Translation- Почти всем компьютерам в компьютерной сети назначаются частные IP-адреса, которые не маршрутизируются в Интернете. Как только маршрутизатор получает IP-пакет с частным IP-адресом, он отбрасывает его. Чтобы получить доступ к серверам по общедоступным частным адресам, компьютерные сети используют службу трансляции адресов, которая осуществляет перевод между общедоступными и частными адресами, называемая трансляцией сетевых адресов. Когда ПК отправляет IP-пакет из частной сети, NAT меняет частный IP-адрес на общедоступный IP-адрес и наоборот.
Теперь мы можем описать поток пакетов. Предположим, что пользователь хочет получить доступ к www.TutorialsPoint.com со своего персонального компьютера. У нее есть подключение к Интернету от своего интернет-провайдера. Система предпримет следующие шаги, чтобы помочь ей перейти на целевой веб-сайт.
Шаг 1. Получение IP-адреса (DHCP)
Когда компьютер пользователя загружается, он ищет DHCP-сервер для получения IP-адреса. Для того же ПК отправляет широковещательную рассылку DHCPDISCOVER, которая принимается одним или несколькими DHCP-серверами в подсети, и все они отвечают DHCPOFFER, который включает в себя все необходимые детали, такие как IP, подсеть, шлюз, DNS и т. Д. ПК отправляет DHCPREQUEST пакет, чтобы запросить предложенный IP-адрес. Наконец, DHCP отправляет пакет DHCPACK, чтобы сообщить ПК, что он может сохранять IP в течение определенного периода времени, известного как аренда IP.
В качестве альтернативы ПК можно назначить IP-адрес вручную, не прибегая к помощи DHCP-сервера. Когда компьютер правильно настроен с использованием данных IP-адреса, он может связываться с другими компьютерами по всей сети с включенным IP.
Шаг 2 - DNS-запрос
Когда пользователь открывает веб-браузер и набирает www.tutorialpoints.com, которое является доменным именем, а ПК не понимает, как взаимодействовать с сервером, используя доменные имена, ПК отправляет DNS-запрос в сеть, чтобы получить IP-адрес, относящийся к доменному имени. Предварительно настроенный DNS-сервер отвечает на запрос IP-адресом указанного доменного имени.
Шаг 3 - Запрос ARP
ПК обнаруживает, что IP-адрес назначения не принадлежит к его собственному диапазону IP-адресов, и должен переслать запрос на шлюз. Шлюз в этом сценарии может быть маршрутизатором или прокси-сервером. Хотя IP-адрес шлюза известен клиентскому компьютеру, но компьютеры не обмениваются данными по IP-адресам, им нужен аппаратный адрес машины, который является заводским MAC-адресом уровня 2. Чтобы получить MAC-адрес шлюза, клиентский компьютер передает широковещательный запрос ARP, в котором говорится: «Кому принадлежит этот IP-адрес?» Шлюз в ответ на запрос ARP отправляет свой MAC-адрес. После получения MAC-адреса ПК отправляет пакеты на шлюз.
IP-пакет имеет адреса источника и назначения и логически соединяет хост с удаленным хостом, тогда как MAC-адреса помогают системам в одном сегменте сети передавать фактические данные. Важно, чтобы MAC-адреса источника и назначения менялись при перемещении через Интернет (сегмент за сегментом), но IP-адреса источника и назначения никогда не менялись.