а) станция A отправляет пакет станции C;

б) станция E отправляет пакет станции F;

в) станция F отправляет пакет станции E;

г) станция G отправляет пакет станции E;

д) станция D отправляет пакет станции A;

е) станция B отправляет пакет станции F.

44. Взгляните на илл. 4.36. Допустим, что к мостам B4 и B5 будет подключен дополнительный мост B0. Нарисуйте новое связующее дерево для этой топологии.

45. Рассмотрите сеть, изображенную на илл. 4.39. Если станция, подключенная к мосту B1, внезапно станет белой, нужно ли будет менять какие-либо метки? Если да, то какие?

46. Имеется локальная сеть Ethernet с семью мостами. Мост 0 подключен к мостам 1 и 2. Мосты 3, 4, 5 и 6 подключены и к мосту 1, и к мосту 2. Допустим, подавляющее большинство фреймов передается станциям, подключенным к мосту 2. Нарисуйте связующее дерево для протокола Ethernet, а затем — альтернативный вариант такого дерева, позволяющий уменьшить среднюю задержку фрейма.

47. Имеются две сети Ethernet. В сети 1 станции подключены к концентратору с помощью дуплексных кабелей. В сети 2 станции подключены к коммутатору с помощью полудуплексных кабелей. Почему в первом и втором случае следует (или нет) использовать протокол CSMA/CD?

48. Коммутаторы с ожиданием имеют преимущество перед сквозными коммутаторами при обработке поврежденных фреймов. Объясните почему.

49. В разделе 4.8.3 упоминалось, что некоторые мосты могут не входить в связующее дерево. Опишите в общих чертах ситуацию, при которой это возможно.

50. Чтобы VLAN заработала, мостам и коммутаторам нужны конфигурационные таблицы. А что, если в сетях, показанных на илл. 4.39, использовать концентраторы вместо коммутаторов? Понадобятся ли им конфигурационные таблицы? Ответ поясните.

51. На илл. 4.40 коммутатор обычного оконечного домена (справа) является VLAN-совместимым. Можно было бы поставить здесь обычный коммутатор? Если да, то как должна работать система? Если нет, то почему?

52. Перехватите трассировку сообщений вашего компьютера, несколько раз запустив на несколько минут неизбирательный режим. Создайте симулятор одного канала связи и реализуйте протоколы CSMA/CD. Оцените их эффективность, используя собственную трассировку для представления нескольких станций, конкурирующих за доступ к каналу. Насколько эта трассировка отражает загруженность канального уровня?

53. Напишите программу, симулирующую поведение протокола CSMA/CD в системе Ethernet с N станциями, готовыми к передаче во время отправки фрейма по каналу. Программа должна выдавать уведомление каждый раз, когда одна из станций успешно начинает передачу своего фрейма. Пусть такт системных часов совпадает с началом каждого слота (51,2 мкс), а обнаружение коллизии с отправкой преднамеренных помех занимает один слот. Все фреймы имеют максимально допустимую длину.

54. Скачайте программу Wireshark с сайта www.wireshark.org. Это бесплатная программа с открытым исходным кодом, позволяющая отслеживать состояние сетей и детально просматривать, что именно происходит в трафике. Научитесь ее использовать, просмотрев одно из множества обучающих видео на YouTube. В интернете есть немало ресурсов с описанием того, какие эксперименты можно осуществить с помощью этой программы. Это позволит вам получить хороший практический опыт при работе с сетями.

Глава 5. Сетевой уровень

Сетевой уровень отвечает за передачу пакетов от отправителя получателю. Чтобы достичь пункта назначения, пакет может совершить множество скачков между маршрутизаторами. Это резко контрастирует с деятельностью канального уровня, цель которого намного скромнее — просто перемещать фреймы с одного конца «провода» (виртуального) на другой. Таким образом, сетевой уровень является самым нижним уровнем, имеющим дело с передачей данных по всему пути от начала до конца.

Для достижения этих целей сетевой уровень должен знать топологию сети (то есть весь набор маршрутизаторов и каналов) и рассчитывать подходящие маршруты, даже если она достаточно крупная. При выборе пути он также должен заботиться о равномерной нагрузке на маршрутизаторы и линии связи. Наконец, когда источник и адресат находятся в разных независимо управляемых сетях (иногда называемых автономными системами), приходится решать ряд дополнительных вопросов, включая проблему координации потоков трафика в рамках нескольких сетей и управление загруженностью сети. Эти проблемы обычно решаются на сетевом уровне; операторам сетей часто приходится делать это вручную. Обычно они самостоятельно перенастраивали сетевой уровень путем изменения низкоуровневой конфигурации. Однако с появлением программно-конфигурируемых сетей и программируемого оборудования появилась возможность настраивать сетевой уровень с помощью более эффективного ПО, и даже полностью переопределять его функции. В данной главе мы рассмотрим и проиллюстрируем все эти вопросы — в основном на примере интернета и протокола его сетевого уровня, IP (Internet Protocol).

5.1. Вопросы разработки сетевого уровня

В следующих разделах мы рассмотрим некоторые вопросы, с которыми приходится сталкиваться разработчикам сетевого уровня. К ним относятся службы, предоставляемые транспортному уровню, и внутреннее устройство сети.

5.1.1. Метод коммутации пакетов с ожиданием

Прежде чем начать подробное рассмотрение сетевого уровня, имеет смысл вспомнить окружение, в котором он функционирует (илл. 5.1). Основными компонентами сети являются устройства интернет-провайдера (ISP) — маршрутизаторы, коммутаторы и промежуточные узлы, соединенные линиями связи (они показаны на рисунке в сером овале), а также устройства пользователя (находятся вне овала). Хост H1 напрямую соединен с одним из маршрутизаторов провайдера А (это может быть домашний компьютер, подключенный к DSL-модему). Хост H2, напротив, входит в LAN (например, в офисную сеть Ethernet) с маршрутизатором F, принадлежащим клиенту, который с ним работает. Этот маршрутизатор связывается с провайдером по выделенной линии. Мы показали F вне овала, потому что он не принадлежит ISP. Однако в контексте данной главы мы будем считать маршрутизаторы клиента частью сети ISP, поскольку в них применяются те же самые алгоритмы, что и в маршрутизаторах интернет-провайдеров (именно алгоритмы будут основным предметом рассмотрения).