Інкапсуляція Першим принципом ОВП є інкапсуляція. По суті вона означає можливість приховати засобами мови несуттєві деталі реалізації від користувача об'єкта. Припустимо, наприклад, що ми використовуємо клас DatabaseReader, який має два методи Open() та Close().//

Інкапсуляція на основі методів читання та модифікації Давайте знову повернемося до розгляду нашого класу Employee. Щоб " зовнішній світміг взаємодіяти з приватним полем даних fullName, традиції наказують визначити засоби читання ( метод get) та модифікації (метод set). Наприклад:

Інкапсуляція на основі властивостей класу На відміну від традиційних методів читання та модифікації, мови.NET тяжіють до реалізації принципу інкапсуляції на основі використання властивостей, які представляють доступні для зовнішнього користувачаелементи даних. Замість того,

4.1. Інкапсуляція та оптимальний розмір модуля Першою та найбільш важливою якістю модульного коду є інкапсуляція. Правильно інкапсульовані модулі не відкривають свій внутрішній пристрій один одному. Вони не звертаються до центральної частини реалізації один одного,

Інкапсуляція дій з посиланнями Тепер накопичено достатньо підтверджень того, що будь-яка система моделювання та розробки програмного забезпечення повинна підтримувати поняття посилання, а отже, і динамічні псевдоніми. Як тепер упоратися з неприємними наслідками?

24.5.4 Інкапсуляція захищеного корисного навантаження Заголовок інкапсуляції захищеного корисного навантаження протоколу IP (IP Encapsulating Security Payload) застосовується як для режиму транспорту, так і для режиму тунелю. Формат цього заголовка показаний на рис. 24.8. Одержувач використовує індекс SPI

Інкапсуляція та вилучення даних Стек протоколів добре ілюструє переміщення даних між програмними компонентами, що підтримують мережеву взаємодію, однак він не дає відповіді на питання, які ж зміни зазнає інформація на цьому шляху. На різних

UNIX підтримує роботу в цілому ряді фізичних мереж, включаючи Ethernet (включаючи бездротовий зв'язок), FDDI, Token Ring, ATM та системи з послідовними з'єднаннями. Управління апаратними пристроями здійснюється на канальному рівніархітектури TCP/IP, а протоколи вищих рівнів не знають у тому, як саме використовуються апаратні засоби.

Дані передаються мережі у формі пакетів, що мають максимальний розмір, що визначається обмеженнями канального рівня. Кожен пакет складається з заголовка та корисного вмісту (повідомлення). Заголовок включає відомості про те, звідки прибув пакет і куди він прямує. Заголовок, крім того, може містити контрольну суму, інформацію, характерну для конкретного протоколу, та інші інструкції щодо обробки пакета. Корисний вміст – це дані, які підлягають пересиланню.

Ім'я базового блоку даних залежить від рівня протоколу. На канальному рівні це кадрабо кадр, у протоколі IP - пакет, а в протоколі TCP - сегмент. Ми дотримуватимемося універсального терміна "пакет".

Коли пакет передається вниз стеком протоколів, готуючись до відправки, кожен протокол додає до нього свій власний заголовок. Закінчений пакет одного протоколу стає корисним вмістом пакета, що генерується наступним протоколом. Ця операція відома як інкапсуляція. На приймаючій машині інкапсульовані кадри відновлюються у зворотному порядку.

Наприклад, дейтаграма, що передається по мережі Ethernet, упакована у трьох різних "конвертах". У середовищі Ethernet вона "вкладається" у простий фізичний кадр, заголовок якого містить відомості про апаратні адреси відправника та найближчого одержувача, довжину кадру та його контрольну суму (CRC). Корисним вмістом Ethernet-кадра є IP-пакет. Корисний вміст IP-пакета - UDP-пакет, і, нарешті, корисний вміст UDP-пакета складається власне з даних, що передаються. Компоненти такого кадру зображено на рис. Б.

Мал. Б.Типовий мережевий пакет.

Під словом "байт" ми маємо на увазі 8-бітовий ланцюжок даних. У минулі часи цей термін мав ширше значення, тому іноді в документах RFC можна зустріти термін "октет".

Канальний рівень

Канальний рівень забезпечує зв'язок між мережним програмним забезпеченням та власне мережевим обладнанням.

Стандарти формування кадрів Ethernet

Один із основних обов'язків канального рівня — додавання заголовків до пакетів та вставка роздільників між ними. Заголовки містять інформацію про адреси канального рівня та контрольні суми, а роздільники дозволяють стороні визначити, де закінчується один пакет і починається інший. Процес додавання допоміжних біт називається формуванням кадрів.

У десятимегабітних мережах Ethernet існує два різних стандартукадрової розбивки: DIX Ethernet II та IEEE 802.2 LLC SNAP. на серверах UNIXі в маршрутизаторах Ciscoзастосовується перший стандарт, в мережах IPX та системах Novell- Другий. Стандарти відрізняються кількома полями в заголовку кадру, але вони не конфліктують один з одним, тому пристрій може однозначно визначити формат кожного пакета і відповідним чином декодувати заголовок.

Вибір стандарту кадрової розбивки диктується наявною мережевою платоюта її драйвером. на персональних комп'ютерах, що працюють під керуванням Windows, Вибір можна робити самостійно, а в UNIX - зазвичай немає. З точки зору UNIX обидва стандарти чудово взаємодіють. А ось у середовищі Windowsкомп'ютери, розташовані в одній мережі, але які дотримуються різних стандартів, не можуть спілкуватися один з одним. Системному адміністратору зазвичай не доводиться займатися питаннями формування кадрів, якщо не виконується низькорівневе налагодження в змішаній мережі.

Стандарти кабелів Ethernet

Вибір кабелів у десятимегабітній мережі Ethernet досить простий, але ситуація ускладнюється, коли йдеться про стомегабітні мережі. Раніше існували три різні стандарти для крученої пари (ТХ, в якому використовувалися дві пари кабелів категорії 5, а також Т4 і VG, у кожному з яких були потрібні чотири пари категорії 3) і ще один для оптоволокна (FX, в якому використовується багаторежимний волоконно- оптичний кабель). Компанія Hewlett-Packard відстоювала стандарт VG та першою випустила для нього продукти. Інші виробники проігнорували його і зупинили свій вибір на стандарті ТХ, який зараз використовується повсюдно.

Бездротові мережі

У специфікації IEEE 802.11 робиться спроба описати стандарти кадрової розбивки та передачі сигналів бездротових мереж. На жаль, специфікація є дуже нечіткою і включає низку параметрів, які не були повністю визначені. При взаємодії різноманітних мереж доводилося враховувати такі аспекти, як трансляція та інкапсуляція.

У разі трансляції пакет перетворюється з однієї форми на іншу, а при інкапсуляції він упаковується в структуру необхідного формату. У середовищі Windows застосовується інкапсуляція, а UNIX — трансляція, тому базові бездротові станції повинні конфігуруватися явно. Коли розгортається бездротова мережу, потрібно переконатися, що базова станція та пов'язані з нею робочі станції функціонують однаково.

Користувачі портативних комп'ютерів стикаються з іншою проблемою, спричиненою неоднозначністю специфікації 802.11. Бездротові плати PCMCIA мають енергозберігаючий режим, несумісний із деякими базовими станціями. За умовчанням він, звичайно, увімкнений. Якщо виявиться, що користувацькі портативні комп'ютери не працюють у бездротової мережі, попросіть користувачів вимкнути енергозберігаючий режим. Найкраща конфігурація домашньої бездротової мережі – з базовою станцією Apple AirPort та мережними платами Lucent. За допомогою портативного комп'ютера в таку мережу можна входити звідусіль: у ліжку в басейні і навіть з вулиці.

Максимальний розмір блоку, що передається.

Розмір пакетів обмежується як характеристиками апаратних засобів, і вимогами протоколів. Наприклад, обсяг корисного вмісту Ethernet-пакету не може перевищувати 1500 байтів. Граничні; розмір пакету встановлюється на канальному рівні і називається максимальною одиницею передачі (Maximum Transfer Unit, MTU). Типові значенняпараметра MTU наведено у табл. 13.2.

Для ATM параметр MTUне цілком застосовний, тому що мережа ATMрозташована десь на кордоні між фізичним та канальним рівнями. Осередок ATM зазвичай має розмір 53 байта з 48-байтовим блоком даних, але в специфікації AAL/5 пакет може мати розмір до 216 байтів. Як правило, у звичайному режиміпараметр MTU дорівнює 9180 байтів, а режимі LANE ( Local Area Network Emulation – емуляція локальної мережі) – 1500 байтів.

Таблиця 13.2.Максимальні розміри блоків, що передаються в мережах різних типів

TCP/IP протокол IP відповідає за розбивку пакета на фрагменти, щоб їх розмір відповідав вимогам конкретного мережного з'єднання. Якщо пакет проходить через кілька мереж, в одній з них параметр MTU може бути меншим, ніж у вихідній мережі. У цьому випадку маршрутизатор піддасть пакет подальшої фрагментації. Подібний процес небажаний, коли маршрутизатор сильно завантажений. Протокол TCP здатний визначити найменше значення MTUвздовж усього шляху проходження пакета і з самого початку розбити пакет відповідно до цього значення. Протокол UDP не такий "любий" і перекладає всю відповідальність на протокол IP. У стандарті IPv6 проміжні маршрутизатори більше не можуть виконувати фрагментацію пакетів: режим попереднього визначення максимального розміру блоку є обов'язковим.

Іноді проблема фрагментації виявляється досить підступною. Наприклад, у віртуальній приватної мережіз тунельною архітектурою необхідно перевіряти розмір пакетів через тунель. Зазвичай їх початковий розмір — 1500 байтів, але коли до них додається тунельний заголовок, розмір пакетів стає приблизно 1540 байтів, і вже потрібна фрагментація. Зменшення розміру блоку дозволяє уникнути фрагментації та підвищити продуктивність мережі. Зверніться до man-сторінці по команді ifconfig, щоб дізнатися, як налаштувати параметр MTU мережевийплати.

Адресація пакетів

Подібно до листів та повідомлень електронної пошти, мережеві пакетиможуть досягти пункту призначення лише за наявності правильної адреси. У TCP/IP використовується поєднання кількох схем адресації:

• МАС-адреси мережевого обладнання;
• IP-адреси програмного забезпечення;
• текстові іменакомп'ютерів.

Мережева плата може мати МАС-адресу канального рівня, яка відрізняє її від інших мережевих плат даної фізичної мережі, IP-адресу, що визначає її положення в мережі Internet, і текстове ім'я, зрозуміле користувачам.

Найнижчий рівень адресації задається мережевими апаратними засобами. Наприклад, Ethernet-пристроям при виготовленні надаються унікальні шестибайтові апаратні адреси. Плати мереж Token Ring мають аналогічні шестибайтові адреси. У деяких мережах з двоточковим з'єднанням (наприклад, РРР; див. параграф 13.8) апаратні адреси взагалі не потрібні: адреса пункту призначення вказується безпосередньо при встановленні з'єднання.

Шестибайтові адреси Ethernet розбиваються на дві частини: перші три байти визначають виробника плати, а останні три байти виступають як унікальний серійного номера, що призначається виробником. Поточний список виробників мережі можна отримати за адресою

http://www.iana.org/assignments/ethernet-numbers

Свого часу ця інформація регулярно публікувалася у вигляді документів RFCАле потім така практика припинилася. Останнім документому серії Assigned Numbers(призначені номери) був документ RFC1700 (1994 р.). Офіційним сховищем усіх спеціальних імен, що діють у мережі Internet, є Web-сторінка www.iana.org/numbers.htm.

Апаратні адреси Ethernet мають бути постійними та незмінними. На жаль, деякі мережеві платидопускають програмне завдання апаратних адрес. Особливо складно в цьому відношенні з платами бездротового зв'язку. Уникайте призначення адрес з діапазону групового мовлення та інших спеціальних адрес. У Solaris та Red Hatможна міняти апаратну адресу будь-якого мережного інтерфейсу, але краще цього не робити.

Наступного, більше високому рівнівикористовується Internet-адресація (яку частіше називають IP-адресацією). Кожному мережному інтерфейсу надається чотирибайтова IP-адреса. Ці адреси глобально унікальні та апаратно незалежні. Ми приділимо їм чимало уваги i параграфі 13.4.

Відповідність між IP-адресами та апаратними адресами реалізується на канальному рівні моделі TCP/IP. У мережах, що допускають широкомовний режим (тобто в мережах, що дозволяють адресувати пакети всім комп'ютерам цієї фізичної мережі), протокол ARP забезпечує автоматичну прив'язку адрес без втручання системного адміністратора.

Оскільки IP-адреси є довгими, на перший погляд випадковими, числами, то запам'ятати їх важко. UNIX-системи дозволяють пов'язувати текстові імена з IP-адресами, щоб замість telnet 128.138.242.1користувач міг ввести telnet anchor.

Існує кілька способів здійснення подібної прив'язки: за допомогою статичного файлу (/etc/hosts), баз даних NIS та NIS+ і, нарешті. DNS - глобальної системидоменних імен. Пам'ятайте, що ім'я комп'ютера є просто скороченим способом запису IP-адреси; низькорівневе мережеве програмне забезпечення його не розуміє.

Порти

IP-адреси ідентифікують комп'ютери, точніше, мережеві інтерфейсикомп'ютера; вони недостатньо конкретні для адресації окремих процесівта сервісів. Протоколи TCP та UDP розширюють концепцію IP-адрес, вводячи поняття порту. Порт у цьому випадку являє собою двобайтове число, що додається до IP-адреси і вказує конкретний канал взаємодії. Усе стандартні сервіси UNIX, зокрема електронна пошта, FTP, сервер віддаленого доступузв'язуються з "відомими" портами, які визначені у файлі /etc/services. Для запобігання спробам сторонніх процесів замаскуватися під стандартні сервіси, UNIX-системи обмежують доступ до портів з номерами до 1024 тільки для користувача root.

Типи адрес

У протоколі IP і канальному рівні підтримується кілька типів адрес:

• спрямована — адреса, яка позначає окремий комп'ютер(Насправді мережевий інтерфейс);
• груповий - адреса, що ідентифікує групу вузлів;
• широкомовна - адреса, що позначає всі вузли локальної мережі.

Режим групового мовлення використовується в таких програмах, як, наприклад, відеоконференції, де та сама послідовність пакетів надсилається всім учасникам конференції. Протокол IGMP (Internet Group Management Protocol – протокол управління групами Internet) відповідає за управління групами вузлів, що ідентифікуються як один груповий адресат. Режим групового мовлення все ще експериментальний. Тим не менш, він знаходить все ширше застосування в таких областях, як передача голосових даних по IP-мережах та передача відео на запит.

На канальному рівні молодший біт старшого байта групової адреси (перший байт, що передається кабелем) встановлено рівним 1, тобто. будь-яка адреса з непарним першим байтом розглядається як груповий. Такі адреси використовуються різними апаратними пристроями протоколах початкової конфігурації. Адреса групового мовлення в Internet - 01:00:5Е.

Широкомовні адреси канального рівня, якщо розглядати їх у двійковому вигляді, складаються з одних одиниць.

У протоколі IP групові адреси починаються з байта, значення якого в діапазоні 224—239. У широкомовних адресах остання частина адреси у двійковому вигляді складається з одних одиниць.

Мережева модель - теоретичний опис принципів роботи набору мережевих протоколів, що взаємодіють один з одним. Модель зазвичай ділиться на рівні, так, щоб протоколи вищого рівня використовували б протоколи нижчого рівня (точніше, дані протоколу вищого рівня передавалися б за допомогою нижчележачих протоколів - цей процес називають інкапсуляцією, процес вилучення даних вищого рівня з даних нижчестоящого - деінкапсуляцією). Моделі бувають як практичні (що використовуються в мережах, іноді заплутані та/або не повні, але вирішальні поставлені завдання), так і теоретичні (що показують принципи реалізації мережевих моделей, що приносять в жертву продуктивність/можливості).

Інкапсуляція в комп'ютерних мережах- це метод побудови модульних мережевих протоколів, при якому логічно незалежні функції мережі абстрагуються від механізмів нижчележачих шляхом включення або інкапсулювання цих механізмів в більш високорівневі об'єкти.

Мережева модель OSI (англ. Open Systems Interconnection Reference Model – модель взаємодії відкритих систем) - абстрактна модельдля мережевих комунікацій та розробки мережевих протоколів.

Представляє рівневий підхід до мережі. Кожен рівень обслуговує свою частину процесу взаємодії. Завдяки такій структурі спільна роботамережного обладнання та програмного забезпечення стає набагато простіше та зрозуміліше.

7 Прикладний

6 Представницький

5 Сеансовий

4 Транспортний

3 Мережевий

2 Канальний

1 Фізичний

19 Стек протоколів TCP/IP. Відповідність рівням моделі OSI.

Стек протоколів TCP/IP (англ. Transmission Control Protocol/Internet Protocol) - набір мережевих протоколів різних рівнів моделі мережевого, що у мережах. Протоколи працюють один з одним у стеку (англ. stack, стос) - це означає, що протокол, що розташовується на рівні вище, працює «поверх» нижнього, використовуючи механізми інкапсуляції. Наприклад, протокол TCP працює поверх протоколу IP.

Стек протоколів TCP/IP включає у собі протоколи чотирьох рівнів: прикладного (application),транспортного (transport),мережевого (internet),рівня доступу до середовища (network access).

Протоколи цих рівнів повністю реалізують функціональні можливості OSI. На стеку протоколів TCP/IP побудовано всю взаємодію користувачів в IP-мережах. Стек є незалежним від фізичного середовища передачі.

Існують розбіжності у тому, як вписати модель TCP/IP у модель OSI, оскільки рівні у цих моделях не збігаються. До того ж, модель OSI не використовує додатковий рівень – «Internetworking» – між транспортним та мережевим рівнями.

Зазвичай у стеку TCP/IP верхні 3 рівня (прикладний, представницький та сеансовий) моделі OSI поєднують в один - прикладний. Оскільки в такому стеку не передбачається уніфікований протокол передачі даних, функції визначення типу даних передаються додатком.

Протокол ІР.

Internet Protocol чи IP (англ. internet protocol - між мережевий протокол) - маршрутизований мережевий протокол, протокол мережного рівня сімейства TCP/IP.

Протокол IP використовується для негарантованої доставки даних, поділюваних на звані пакети від одного вузла мережі до іншого. Це означає, що на рівні цього протоколу (третій рівень мережевої моделі OSI) немає гарантій надійної доставкипакета до адресата. Зокрема, пакети можуть прийти не в тому порядку, в якому були відправлені, продублюватись (коли приходять дві копії одного пакета; насправді це буває вкрай рідко), виявитися пошкодженими (зазвичай пошкоджені пакети знищуються) або не прибути зовсім. Гарантію безпомилкової доставки пакетів дають протоколи вищого (транспортного рівня) мережевої моделі OSI - наприклад, TCP - які використовують IP як транспорт.

У сучасній Інтернеті використовується IP четвертої версії, також відомий як IPv4. У протоколі IP цієї версії кожному вузлу мережі ставиться у відповідність IP-адреса завдовжки 4 октети (4 байти). При цьому комп'ютери в підмережах поєднуються спільними початковими бітами адреси. Кількість цих біт, загальне для даної підмережі, називається маскою підмережі (раніше використовувався розподіл простору адрес за класами - A, B, C; клас мережі визначався діапазоном значень старшого октету і визначав кількість вузлів, що адресуються в даній мережі, зараз використовується безкласова адресація).

Стек протоколів TCP/IP має у своєму розпорядженні засоби підтримки цілого ряду фізичних мереж і транспортних систем, включаючи технології IZERNET, DSL, Wi-Fi і т.д.

Управління хостами, а саме апаратною частиною хостів здійснюється на канальному рівні архітектури TCP/IP. Протоколам вищих рівнів невідомо, як саме використовуються апаратні засоби. Дані передаються по мережі у вигляді пакетів, пакети мають максимальний розмір, що визначається обмеженнями канального рівня. Кожен пакет складається із заголовка та корисного вмісту. Заголовок містить інформацію про те, звідки прибув пакет і куди він направляється, також у заголовку може бути контрольна сума, інформація характерна для конкретного протоколу та інші інструкції щодо обробки вмісту пакета. Корисний вміст пакета – це дані, що підлягають пересиланню. Назва базового блоку даних, що передаються, залежить від рівня протоколу архітектури стека TCP/IP. На канальному рівні використовується термін кадр або кадр, на рівні IP використовується термін пакет, а на транспортному рівні використовується термін сегмент. Готовий до відправки пакет передається стеком протоколів і кожен протокол додає власний заголовок. Таким чином, сформований пакет одного протоколу стає корисним вмістом пакета генерованого наступним протоколом. Ця операція називається інкапсуляція (запечатування). На стороні, що приймається, інкапсульовані пакети відновлюються у зворотному порядку при проходженні вгору по стеку.

ARP – протокол перетворення адрес.

Протоколи ARP апаратно-незалежні. Для фактичної передачі даних на канальному рівні повинні застосовуватись апаратні адреси (MAC-адреси). Протокол ARP визначає яка саме апаратна адреса пов'язана з тією чи іншою IP-адресою. ARP можна застосовувати у будь-яких мережах, які підтримують широкомовний режим на канальному рівні. Коли ПК А хоче надіслати пакет ПК Б він використовує протокол ARP для знаходження апаратної адреси ПК Б. Вихід. запит протоколу ARP включає IP-адресу та MAC-адресу запитуючої сторони, завдяки чому розшукуючий пристрій може відповісти не надсилаючи власний ARP-запит, це дозволяє обом комп'ютерам дізнатися адреси один одного за один сеанс обміну пакетами. Інші комп'ютери, які чули вихідний широкомовний запит, можуть записати IP-адресу запитувача до себе в свою таблицю. Кожен комп'ютер, підключений до мережі, створює в пам'яті спеціальну таблицю, яка називається КЕШ ARP. У цій таблиці зберігаються результати останніх ARP-запитів.

Формат IP-пакету

Є прямий зв'язок між кількістю полів заголовка пакета та функціональною складністю протоколу. Що простіше заголовок, то простіше протокол. Більшість дій протоколу перенесено у полі заголовка пакета, вивчаючи назву кожного поля заголовка IP-пакета ми маємо як функціональні знання, а й знайомимося з основними функціями протоколу. IP-пакет складається із заголовка та даних.

Маршрутизація в мережах tcp/ip

Термін маршрутизація використовується у 2 випадках:

Процедура пошуку мережевої адресиу спеціальних таблицях передачі пакета у вузол призначення.

Процес побудови такої таблиці.

Таблиця маршрутизації

Хости надсилають пакети лише тим шлюзам, які фізично підключені до тієї самої мережі. Локальні хости можуть переміщувати пакети лише на 1 крок у напрямку вузла призначення. Тому в них не включається інформація про шлюзи, що не є суміжними в таблиці локальної маршрутизації. Кожен шлюз, через який проходить пакет, приймає рішення про його переміщення, аналізуючи власну таблицю маршрутизації.

Таблиці маршрутизації ведуться (бувають) статичними, динамічними чи комбінованим способом.

Статичний метод – у шлюзі формується таблиця маршрутизації, що залишається постійної протягом усього часу системи. Статична маршрутизація є ефективним рішенням щодо стабільної локальної мережі. Вона проста в управлінні, надійна в експлуатації, але вимагає знання топології мережі на момент формування цієї таблиці. Більшість комп'ютерів такої локальної обчислювальної мережі мають єдиний вихід до інших мереж, тому маршрутизація здійснюється стандартним маршрутом. У мережах з більш складною топологією потрібна динамічна маршрутизація, що здійснюється спеціальним процесом провідним та маршрутизуючим таблиці маршрутизації. Процес маршрутизації фіксується на різних хостах, що взаємодіють один з одним з метою визначення топології мережі та вирішення питання про доставку пакета у віддалений вузол.