Использование пакетов при обмене данными в сети. Структура пакета. Адресация пакетов

Публикация на тему Использование пакетов при обмене данными в сети. Структура пакета. Адресация пакетов

Содержимое разработки

Использование пакетов при обмене данными в сети. Структура пакета. Адресация пакетов

Балашов М.А.

ГАПОУ ПО «Пензенский колледж информационных и промышленных технологий

(ИТ - колледж)»


ВВЕДЕНИЕ

Пакеты - основные единицы передачи данных в компьютерных сетях, они играют ключевую роль в обеспечении эффективной коммуникации между устройствами.

Актуальность темы определяется ростом числа соединенных устройств и усложнения сетевой инфраструктуры, глубокое понимание основных принципов работы пакетов и методов маршрутизации становится важным для современных специалистов.

Цель работы - изучить и проанализировать структуру и адресацию пакетов в компьютерных сетях для повышения понимания механизмов передачи данных.

Задачи:

-исследовать структуру IP - пакетов, включая заголовки и полезные нагрузки.

-рассмотреть адресацию пакетов.

-сравнить типы пакетов IPv4 и IPv6

-изучить эффективность и надежность передачи данных в сетях.









ОБЩЕЕ ПОНЯТИЕ ПАКЕТОВ И ИХ НАЗНАЧЕНИЕ

Информация в локальных сетях передается небольшими частями, которые называют пакетами (packets), кадрами (frames) или блоками, причем максимальный размер этих пакетов ограничен.

Пакеты в сети предназначены для эффективной и надежной передачи данных в сети. При разбиении данных на пакеты скорость их передачи возрастает настолько, что каждый компьютер в сети получает возможность принимать и передавать данные практически одновременно с остальными компьютерами. На целевом компьютере (компьютере–получателе) пакеты накапливаются и выстраиваются в должном порядке для восстановления исходного вида данных.

При разбиении данных на пакеты операционная система добавляет к каждому пакету специальную управляющую информацию. Она обеспечивает:

-передачу данных небольшими блоками;

-сбор данных в надлежащем порядке (при их получении);

проверку данных на наличие ошибок.

Если бы вся информация передавалась каким-либо абонентом сразу вся, непрерывно, без разделения на пакеты, то это привело бы к захвату сети этим абонентом на длительное время. Все остальные абоненты вынуждены были бы ожидать завершения передачи всей информации, на что могло бы потребоваться десятки секунд и минут. Для того чтобы уравнять в правах всех абонентов, а также сделать примерно одинаковыми для всех величину времени доступа к сети используют пакеты (кадры) ограниченной длины.

Кроме того, при передаче больших массивов информации довольно высока вероятность ошибки из-за помех и сбоев. С другой стороны, сравнительно большие пакеты имеют преимущества перед слишком маленькими пакетами, например, перед побайтовой (8 бит) или пословной (16 бит или 32 бита) передачей данных.



СТРУКТУРА ПАКЕТА.ТИПЫ IP - ПАКЕТОВ

Любой пакет состоит из 3-х обязательных компонентов:

- заголовка;

- данных;

- трейлера.

Заголовок. Заголовок содержит:

- адрес источника, идентифицирующий компьютер – отправитель;

- адрес место назначения, идентифицирующий компьютер получатель;

- инструкции сетевым компонентам о дальнейшем маршруте данных;

- информацию компьютеру - получателю о том, как объединить передаваемый пакет с остальными, чтобы получить данные в исходном виде.

Данные. Эту часть пакета составляет информация, которую необходимо передавать. В зависимости от типа сети её размер составляет от 512 байтов до 4(Кб).

Так как обычно размер исходных данных гораздо больше 4 Кб, для помещения в пакет их необходимо разбивать на мелкие блоки. При передаче объемного файла может потребоваться много пакетов.

Трейлер. Трейлер содержит информацию для проверки ошибок, обеспечивающую корректность передачи. Эта информация носит название циклический избыточный код (CRC). Это число, получаемое в результате математических преобразований над пакетом с исходной информацией. Когда пакет достигает место назначения, эти преобразования повторяются. Если результат совпадает с CRC, – пакет принят без ошибок. В противном случае необходимо повторить передачу пакета, поскольку при передаче данные изменились.

Структура IP-пакета. IP пакет состоит из заголовка и данных. Заголовок содержит информацию, необходимую для доставки пакета от отправителя к получателю.



Существует несколько типов IP пакетов, каждый из которых имеет свои особенности и используется в различных сценариях. Сравним два наиболее распространенных типа: IPv4 и IPv6



АДРЕСАЦИЯ ПАКЕТОВ

Большинство пакетов в сети адресуется конкретному компьютеру, и, как результат, только он один реагирует на них. Каждая плата сетевого адаптера «видит» все пакеты, передаваемые по кабелю, но только при совпадении адреса пакета с адресом компьютера она прерывает его работу и осуществляет приём.

Адресация пакетов - это процесс добавления в пакет информацаии о его источнике и пункте назначения. Обычно это IP - адреса, но могут использоваться и другие протоколы адресации, в зависимости от сетевой среды. Маршрутизаторы используют эту информацию для определения, в каком направлении следует переслать пакет, чтобы он смог достичь своего получателя.

Протокол (protocol) – это набор правил и процедур, регулирующих порядок осуществления некоторой связи. Протоколы позволяют нескольким компьютерам при объединении в сеть общаться друг с другом.

Компьютер - отправитель в соответствии с протоколом выполняет следующие действия:

- разбивает данные на небольшие блоки, называемые пакетами, с которыми может работать протокол;

- добавляет к пакетам адресную информацию, чтобы компьютер -получатель мог определить, что эти данные предназначены именно ему;

- подготавливает данные к передаче через плату сетевого адаптера и далее – по сетевому кабелю.

Компьютер - получатель в соответствии с протоколом выполняет те же действия, только в обратном порядке:

- принимает пакеты данных из сетевого кабеля;

- через плату сетевого адаптера передает пакеты в компьютер;

- удаляет из пакета всю служебную информацию, добавленную компьютером - отправителем;

- копирует данные из пакетов в буфер – для их объединения в исходный блок данных;

- передает приложению этот блок данных в том формате, который оно использует.

Среди множества протоколов наиболее популярны следующие: TCP/IР; NetBEUI; X.25; Xerox Network System (XNS™); IPX/SPX и NWLink; АРРС; Aplle Talk; и др.

Протокол TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) – промышленный стандарт, набор протоколов, которые обеспечивают связь в гетерогенной (неоднородной) среде, т.е. обеспечивают совместимость между компьютерами разных типов. Совместимость – одно из основных преимуществ TCP/IP, поэтому большинство ЛВС поддерживает его. Кроме того, TCP/IP предоставляет доступ к ресурсам Интернета, а также маршрутизируемый протокол для сетей масштаба предприятия. Поскольку TCP/IP поддерживает маршрутизацию, он обычно используется в качестве межсетевого протокола. Благодаря своей популярности TCP/IP стал стандартом де-факто для межсетевого взаимодействия.

Маршрутизация IP-пакетов — это ключевая часть работы сетевой инфраструктуры, обеспечивающая связи между различными устройствами и сетями. Надежная маршрутизация позволяет поддерживать функционирование интернета как единого целого и улучшать качество пользовательского опыта













ЭФФЕКТИВНОСТЬ И НАДЕЖНОСТЬ ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ В СОВРЕМЕННЫХ СЕТЯХ

Эффективность передачи данных в современных сетях означает, что передача происходит с минимальными задержками и использованием минимального количества ресурсов. Для её достижения используют оптимальное распределение ресурсов сети и эффективные алгоритмы маршрутизации.

Преимущества пакетной передачи:

-эффективность: разделение данных на пакеты позволяет более эффективно использовать пропускную способность сети.

-надежность: если один пакет теряется или повреждается, это не влияет на передачу остальных пакетов, и данные могут быть восстановлены на принимающей стороне.

-маршрутизация: пакеты могут быть маршрутизированы по разным путям в сети, в зависимости от текущей загрузки сети и доступности маршрута.

Проблемы:

-потеря пакетов может привести к искажению данных и замеедлению передачи

-неправильные настройки сети или проблемы с маршрутизацией могут привести к задержкам или г невозможности доставки пакета

-слишком большое количество пакетов может перегружать сеть, вызывая проблемы с производительностью.

TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) является одним из основных протоколов передачи данных в сети. Он обеспечивает надежную и эффективную доставку данных между узлами сети.

Протокол TCP отвечает за разделение информации на пакеты, установление соединений и контроль целостности данных. Он гарантирует, что данные будут доставлены в нужном порядке и без потерь. TCP также обеспечивает управление потоком данных, контролируя скорость передачи и предотвращая перегрузку сети.

Протокол IP отвечает за маршрутизацию пакетов по сети. Он определяет адресацию и обработку пакетов, чтобы они могли быть доставлены от отправителя к получателю через различные узлы и маршрутизаторы. IP также обеспечивает фрагментацию и сборку пакетов, чтобы они могли быть переданы по сети с учетом ее ограничений.

TCP/IP является основой для работы Интернета. Он обеспечивает связь между различными устройствами и сетями, позволяя им обмениваться данными. TCP/IP также поддерживает множество других протоколов, таких как HTTP, FTP, SMTP и многие другие, которые используются для специфических типов передачи данных.

Протокол TCP/IP широко применяется в различных отраслях, включая бизнес, образование, медицину, науку и др.















ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Работа подчеркивает важность пакетной передачи данных в Интернете. Пакеты играют важную роль в передачи информации в сети, позволяя эффективно использовать пропускную способность. Для передачи пакетов используются различные протоколы, например TCP/IP, которые гарантируют и контролируют доставку пакетов.

Понимание структуры IP - пакета и его полей является важным шагом в изучении сетевых технологий. Этот проект помог лучше понимать, как данные передаются через сеть и как работают сетевые протоколы.

Знания структуры IP - пакета также полезны для диагностики и устранения проблем с сетью, а также оптимизации производительности сети.






Сохранить у себя:
Использование пакетов при обмене данными в сети. Структура пакета. Адресация пакетов

Получите свидетельство о публикации сразу после загрузки работы



Получите бесплатно свидетельство о публикации сразу после добавления разработки