По вашему запросу ничего не найдено :(
Убедитесь, что запрос написан правильно, или посмотрите другие
наши статьи:
Статьи по тематике устранение неисправностей связаны с определенным набором решений проблем. В случае с Linux и Unix полезно иметь некое руководство по доступным инструментам, облегчающим работу по поиску и устранению проблем. Это такой документ, который содержит основные важные команды, позволяющие облегчить жизнь администраторам Linux/Unix при возникновении проблем.
Команда "list open files" или команда lsof выглядит достаточно просто, но ее использование в качестве инструмента для устранения неполадок не так очевиден, как кажется на первый взгляд. Например, если у неизвестного процесса открыто несколько файлов, знание того, какие они есть, может помочь определить, является ли процесс легитимным.
В первой статье рассмотрим множество вариантов использования команды lsof.
Во второй статье рассмотрены рекомендации о том, как исправлять проблемы этим множеством вариаций данной команды.
Контрольные вопросы, которые следует задать себе при диагностике проблем, является предметом нашей третьей статьи. Это поможет навести порядок в хаосе, который создают некоторые проблемы.
Работа с базами данных Oracle - обычная задача администратора, и немного узнать о них и о том, как тестировать соединения с ними, - ценный инструмент, описанный в четвертой статье. Если проблема связана с подключением, отпадает потребность в вызове администратора баз данных.
В завершении нашего руководства приведена статья с инструкциями по командам, необходимым для управления дисками и разбиения их на разделы.
Команда lsof
Команда lsof - это нечто большее, чем вы можете себе представить. Узнайте обо всех возможностях ее применения для поиска и устранения неполадок.
lsof - команда Unix/Linux, которая отображает все открытые файлы или идентифицирует процессы, открытые конкретными файлами. Удобная для оценки безопасности ИС, а также для устранения проблем lsof предлагает широкий спектр параметров, позволяющие использовать её различными способами - иногда даже превосходя команду ps для просмотра процессов и команду netstat для исследования сетевых интерфейсов.
Что такое открытые файлы?
Для начала давайте рассмотрим, что такое открытые файлы и почему они вам могут быть интересны. Открытые файлы - это файлы, которые использует какой-либо процесс. Этот процесс может быть командой, которую вы выполняете, или приложением, запущенным на сервере, которым вы управляете. Открытые файлы могут включать файлы данных и библиотеки, которые предоставляют общие процедуры. Многие файлы открываются каждый раз, когда вы входите в систему. Вы можете быть удивлены их количеством. Если вам интересно, сколько файлов у вас открыто прямо сейчас, попробуйте эту команду:
$ lsof -u admin | wc -l
1715
И если вы когда-нибудь слышали, что для Unix все является файлом, вы, возможно, не слишком удивитесь, узнав, что lsof работает с такими вещами, как сетевые интерфейсы, которые большинство из нас обычно не считают файлами.
Почему нам это важно?
Иногда появляется необходимость узнать об открытых файлах, потому что вы пытаетесь удалить файл и обнаруживаете, что он уже используется. Может быть, он заполняет ваше дисковое пространство. Вам необходимо узнать, каким файлом какой процесс открыт, чтобы можно было остановить его и очистить файл. В других случаях вам понадобится узнать, что делает неизвестный подозрительный процесс, и только изучение файлов, которые открыл подозрительный процесс, может предоставить ценную информацию.
Принцип работы lsof?
При применении команды lsof без параметров в терминале выводятся все файлы, которые открыты (используются) в вашей системе. Если вы запустите lsof от своего имени, вы получите длинный список файлов, но выходные данные будут включать в себя множество сообщений об отказе в разрешении - многие из них представляют открытые файлы в файловой системе /proc, которые вам не разрешено видеть. Запустите команду от имени root, и вы увидите больше выходных данных.
Что еще интересного?
Беглый взгляд на довольно большой справочник lsof отобразит вам, что мы увидели только меньшую ее часть возможностей. lsof имеет обширный список опций.
В этой статье мы разберем наиболее полезные.
Чтобы начать работу со всеми этими параметрами, вам необходимо о том знать о возможности использования более одной опции. Для этого используйте слово OR. Таким образом, вы получаете список, объединяющий результаты указанных вами параметров. Помимо этого вы можете выбрать вариант, со служебным словом AND. В этом случае ваши опции будут применяться вместе. Другими словами, вы увидите те файлы, процессы и т. д., которые соответствуют всем указанным вами параметрам. Для применения объединения AND, добавьте в свою команду параметр -a.
Полезные параметры lsof
Примеры использования lsof с параметрами, отображены на скриншотах ниже. Они демонстрируют наиболее полезные вещи, которые вы можете применить с данной командой.
На скриншоте ниже lsof, перечисляет все процессы, у которых открыт конкретный файл:
На этом скриншоте выводится список всех процессов, у которых есть открытые файлы в определенном каталоге:
На этом скриншоте показаны файлы, открытые bash:
На этом скриншоте, но с использованием подстроки вместо полного имени процесса:
На этом скриншоте перечислены открытые файлы для определенного идентификатора процесса:
lsof помогает изучить сетевые подключения:
На скриншоте показан пример просмотра портов и/или установленных соединений.
Также можно сетевые подключения для одного конкретного источника.
Просмотр файлов пользователем
На этом скриншоте lsof просматриваем открытые файлы для конкретного пользователя:
Для просмотра открытых файлов всех пользователей, кроме определенного (здесь это root), используйте знак ^:
Перечислить идентификаторы процессов для процессов, запускаемых конкретным пользователем:
$ sudo lsof -t -u froggy
15352
15353
Завершить все процессы, принадлежащие конкретному пользователю:
$ sudo kill lsof -t -u froggy
Используйте параметр -a для использования оператора AND для объединения ваших опций вместе, помня, что это ограничивает вывод только тем, что соответствует всем указанным условиям:
В этой статье мы рассмотрим механизмы масштабируемости BGP и связанные с ними концепции.
Предыдущие статьи цикла про BGP:
Основы протокола BGP
Построение маршрута протоколом BGP
Формирование соседства в BGP
Оповещения NLRI и политики маршрутизации BGP
Видео: Основы BGP за 7 минут
Механизмы масштабируемости BGP
Истощение доступных автономных системных номеров явилось проблемой точно так же, как было проблемой для интернета истощение IP-адресов. Чтобы решить эту проблему, инженеры обратились к знакомому решению. Они обозначили диапазон номеров AS только для частного использования. Это позволяет вам экспериментировать с AS конструкцией и политикой, например, в лаборатории и использовать числа, которые гарантированно не конфликтуют с интернет-системами.
Помните, что число AS-это 16-разрядное число, допускающее до 65 536 чисел AS. Диапазон для частного использования: 64512-65535.
Еще одним решением проблемы дефицита, стало расширение адресного пространства имен. Было утверждено пространство, представляющее собой 32-разрядное число.
В течение длительного времени, с точки зрения масштабируемости, одноранговые группы Border Gateway Protocol считались абсолютной необходимостью. Мы настраивали одноранговые группы для уменьшения конфигурационных файлов. Так же мы настраивали одноранговые группы для повышения производительности.
Преимущества производительности были нивелированы с помощью значительно улучшенных механизмов, сейчас. Несмотря на это, многие организации все еще используют одноранговые группы, поскольку они поняты и легки в настройке.
Появились в BGP одноранговые группы для решения нелепой проблемы избыточности в BGP конфигурации. Рассмотрим простой (и очень маленький) пример 1. Даже этот простой пример отображает большое количество избыточной конфигурации.
Пример 1: типичная конфигурация BGP без одноранговых групп
ATL1(config)#router bgp 200
ATL1( config-router)#neiqhbor 10.30.30.5 remote-as 200
ATL1( config-router)#neiqhbor 10.30.30.5 update- source lo0
ATL1( config= router)#neiqhbor 10.30 .30.5 password S34Dfr112s1WP
ATL1(config-router)#neiqhbor 10.40.40.4 remote-as 200
ATL1( config-router)#neiqhbor 10.40.40 .4 update- source lo0
ATL1(config-router)#neiqhbor 10.40.40.4 password S34Dfr112s1WP
Очевидно, что все команды настройки относятся к конкретному соседу. И многие из ваших соседей будут иметь те же самые характеристики. Имеет смысл сгруппировать их настройки в одноранговую группу. Пример 2 показывает, как можно настроить и использовать одноранговую группу BGP.
Пример 2: одноранговые группы BGP
ATL2 (config)#router bgp 200
ATL2 (config-router)#neighbor MYPEERGR1 peer-group
ATL2 (config-router)#neighbor MYPEERGR1 remote-as 200
ATL2 (config-router)#neighbor MYPEERG1l update-source lo0
ATL2(config-router)#neighbor MYPEERGRl next-hop-self
ATL2 (config-router)#neighbor 10.40.40 .4 peer-group MYPEERGR1
ATL2 (config-router)#neighbor 10.50.50 .5 peer-group MYPEERGR1
Имейте в виду, что, если у вас есть определенные настройки для конкретного соседа, вы все равно можете ввести их в конфигурацию, и они будут применяться в дополнение к настройкам одноранговой группы.
Почему же так часто использовались одноранговые группы? Они улучшали производительность. Собственно говоря, это и было первоначальной причиной их создания.
Более современный (и более эффективный) подход заключается в использовании шаблонов сеансов для сокращения конфигураций. А с точки зрения повышения производительности теперь у нас есть (начиная с iOS 12 и более поздних версий) динамические группы обновлений. Они обеспечивают повышение производительности без необходимости настраивать что-либо в отношении одноранговых групп или шаблонов.
Когда вы изучаете одноранговую группу, вы понимаете, что все это похоже на шаблон для настроек. И это позволит вам использовать параметры сеанса, а также параметры политики. Что ж, новая и усовершенствованная методология разделяет эти функциональные возможности на шаблоны сессий и шаблоны политики.
Благодаря шаблонам сеансов и шаблонам политик мы настраиваем параметры, необходимые для правильной установки сеанса, и помещаем эти параметры в шаблон сеанса. Те параметры, которые связаны с действиями политик, мы помещаем в шаблон политики.
Одна из замечательных вещей в использовании этих шаблонов сеансов или политик, а также того и другого, заключается в том, что они следуют модели наследования. У вас может быть шаблон сеанса, который выполняет определенные действия с сеансом. Затем вы можете настроить прямое наследование так, чтобы при создании другого наследования оно включало в себя вещи, созданные ранее. Эта модель наследования дает нам большую гибкость, и мы можем создать действительно хорошие масштабируемые проекты для реализаций BGP.
Вы можете использовать шаблоны или одноранговые группы, но это будет взаимоисключающий выбор. Так что определитесь со своим подходом заранее. Вы должны заранее определиться, что использовать: использовать ли устаревший подход одноранговых групп или же использовать подход шаблонов сеанса и политики. После выбора подхода придерживайтесь его, так как, использовать оба подхода одновременно нельзя.
Теперь можно предположить, что конфигурация для шаблонов сеансов будет довольно простой, и это так. Помните, прежде всего, все что мы делаем здесь и сейчас, относится к конкретной сессии. Поэтому, если мы хотим установить timers, нам нужно установить remote-as – и это будет считается параметром сеанса.
Например, мы делаем update source. Мы настраиваем eBGP multihop. Все это имеет отношение к текущему сеансу, и именно это мы будем прописывать в шаблоне сеанса. Обратите внимание, что мы начинаем с создания шаблона. Поэтому используем команду template peer-session, а затем зададим ему имя. И тогда в режиме конфигурации шаблона можем настроить наследование, которое позволит наследовать настройки от другого однорангового сеанса. Можем установить наш remote-as как и/или update source. После завершения, мы используем команду exit-peer-session, чтобы выйти из режима конфигурации для этого сеанса. Пример 3 показывает конфигурацию шаблона сеанса.
Пример 3: Шаблоны сеансов BGP
ATL2#conf t
Enter configuration commands, one per line. End with CNTL/Z.
ATL2 (config)#router bgp 200
ATL2 (config-router)#template peer- session MYNAME
ATL2 (config-router-stmp)#inherit peer- session MYOTHERNAME
ATL2 (config- router-stmp )#remote-as 200
ATL2(config-router-stmp )#password MySecrectPass123
ATL2 (config-router-stmp )#exit-peer-session
ATL2 (config-router)#neiqhbor 10.30.30 .10 inherit peer-session MYNAME
ATL2 (config-router)#end
ATL2#
Это простой пример настройки соседства с помощью оператора neighbor и использования наследования однорангового сеанса. Затем присваивается имя однорангового сеанса, созданного нами для нашего шаблона сеанса. Это соседство наследует параметры сеанса.
Помните, что, если вы хотите сделать дополнительную настройку соседства, можно просто присвоить соседу IP-адрес, а затем выполнить любые настройки вне шаблона однорангового сеанса, которые вы хотите дать этому соседу. Таким образом, у вас есть та же гибкость, которую мы видели с одноранговыми группами, где вы можете настроить индивидуальные параметры для этого конкретного соседа вне шаблонного подхода этого соседства.
Вы можете подумать, что шаблоны политик будут иметь сходную конструкцию и использование с шаблонами сеансов, и вы будете правы. Помните, что если ваши шаблоны сеансов находятся там, где мы собираемся настроить параметры, которые будут относиться к сеансу BGP, то, конечно, шаблоны политик будут храниться там, где мы храним параметры, которые будут применяться к политике.
Пример 4 показывает настройку и использование шаблона политики BGP.
Пример 4: Шаблоны политики BGP
ATL2#conf t
Enter configuration commands, one per line. End with CNTL/Z.
ATL2 (config)#router bgp 200
ATL2(config-router)#template peer-policy MYPOLICYNAME
ATL2 (config-router-ptmp )#next-hop-self
ATL2 (config-router-ptmp )#route-map MYMAP out
ATL2 (config-router-ptmp )#allowas-in
ATL2 (config-router-ptmp )#exit-peer-policy
ATL2 (config-router)#neighbor 10.40.40.10 remote-as 200
ATL2 (config-router)#neighbor 10.40.40.10 inherit peer-policy MYNAME
ATL2 (config-router)#end
ATL2#
Да, все эти параметры, которые мы обсуждали при изучении манипуляций с политикой, будут тем, что мы будем делать внутри шаблона политики. Однако одним из ключевых отличий между нашим шаблоном политики и шаблоном сеанса является тот факт, что наследование здесь будет еще более гибким.
Например, мы можем перейти к семи различным шаблонам, от которых мы можем непосредственно наследовать политику. Это дает нам еще более мощные возможности наследования с помощью шаблонов политик по сравнению с шаблонами сеансов.
Опять же, если мы хотим сделать независимые индивидуальные настройки политики для конкретного соседа, мы можем сделать это, добавив соответствующие команды соседства.
Благодаря предотвращению циклов и правилу разделения горизонта (split-horizon rule) IBGP, среди прочих факторов, нам нужно придумать определенные решения масштабируемости для пирингов IBGP. Одним из таких решений является router reflector.
Рис. 1: Пример топологии router reflector
Конфигурация router reflector удивительно проста, поскольку все это обрабатывается на самом router reflector (R3). Клиенты route reflector – это R4, R5 и R6. Они совершенно не знают о конфигурации и настроены для пиринга IBGP с R3 как обычно. Пример 5 показывает пример конфигурации router reflector. Обратите внимание, что это происходит через простую спецификацию клиента router reflector.
Пример 5: BGP ROUTE REFLECTOR
R3#configure terminal
Enter configuration commands, one per line. End with CNTL/Z.
R3 (config)#router bgp 200
R3 (config-router)#neighbor 10.50.50.10 remote -as 200
R3 (config-router)#neighbor 10.50.50.10 route-reflector-client
R3 (config-router)#end
R3#
Route reflector автоматически создает значение идентификатора (ID) кластера для кластера, и это устройство и эти клиенты будут частью того, что мы называем кластером route reflector. Cisco рекомендует разрешить автоматическое назначение идентификатора кластера для идентификации клиента. Это 32-разрядный идентификатор, который BGP извлекает из route reflector.
Магия Route reflector заключается в том, как меняются правила IBGP. Например, если обновление поступает от клиента Route reflector (скажем, R4), то устройство R3 «отражает» это обновление своим другим клиентам (R5 и R6), а также своим неклиентам (R1 и R2). Это обновление происходит даже при том, что конфигурация для IBGP значительно короче полной сетки пирингов, которая обычно требуется.
А теперь что будет, если обновление поступит от не клиента Route reflector (R1)? Route reflector отправит это обновление всем своим клиентам Route reflector (R4, R5 и R6). Но тогда R3 будет следовать правилам IBGP, и в этом случае он не будет отправлять обновление через IBGP другому не клиенту Route reflector (R2).
Чтобы решить эту проблему, необходимо будет создать пиринг от R1 к устройству R2 с помощью IBGP. Или, можно добавить R2 в качестве клиента Route reflector R3.
Есть еще один способ, которым мы могли бы решить проблему с масштабируемостью IBGP- это манипулирование поведением EBGP. Мы делаем это с конфедерациями. Вы просто не замечаете, что конфедерации используются так же часто, как Route reflector. И причина состоит в том, что они усложняют нашу топологию, и делают поиск неисправностей более сложным. На рис. 2 показан пример топологии конфедерации.
Рисунок 2: Пример топологии конфедерации
Мы имеем наш AS 100. Для создания конфедерации необходимо создать небольшие субавтономные системы внутри нашей основной автономной системы. Мы их пронумеруем с помощью, номеров автономных систем только для частного использования.
Что мы имеем, когда манипулируем поведением eBGP, что бы имеет конфедерацию EBGP пирингов? Это позволяет нам установить пиринги между соответствующими устройствами, которые хотим использовать в этих автономных системах. Как вы можете догадаться, они не будут следовать тем же правилам, что и наши стандартные пиринги EBGP. Еще один важный момент заключается в том, что все это для внешнего неконфедеративного мира выглядит просто как единый AS 100.
Внутри мы видим реальные AS, и конфедеративные отношения EBGP между ними. Помимо устранения проблемы разделения горизонта IBGP, что же меняется с пирингами конфедерации EBGP? В следующем прыжке поведение должно измениться. Следующий прыжок не меняется тогда, когда мы переходим от одной из этих небольших конфедераций внутри нашей АС к другой конфедерации.
Вновь добавленные атрибуты обеспечивают защиту от цикла из-за конфедерации. Атрибут AS_confed_sequence и AS_confed_set используются в качестве механизмов предотвращения циклов.
Пример 6 показывает пример частичной настройки конфедерации BGP.
R3#configure terminal
Enter configuration commands, one per line. End with CNTL/Z.
R3 (config)#router bgp 65501
R3(config-router)#bgp confederation identifier 100
R3 (config-router)#bgp confederation peers 65502
R3 (config-router)#neighbor 10 .20.20.1 remote-as 65502
R3 (config-router)#end
R3#
Иногда возникает необходимость применения общих политик к большой группе префиксов. Это делается легко, если вы помечаете префиксы специальным значением атрибута, называемым сообществом (community). Обратите внимание, что сами по себе атрибуты сообщества ничего не делают с префиксами, кроме как прикрепляют значение идентификатора. Это 32-разрядные значения (по умолчанию), которые мы можем именовать, чтобы использовать дополнительное значение.
Вы можете настроить значения сообщества таким образом, чтобы они были значимы только для вас или значимы для набора AS. Вы также можете иметь префикс, который содержит несколько значений атрибутов сообщества. Кроме того, можно легко добавлять, изменять или удалять значения сообщества по мере необходимости в вашей топологии BGP.
Атрибуты сообщества могут быть представлены в нескольких форматах. Более старый формат выглядит следующим образом:
Decimal - 0 to 4294967200 (в десятичном)
Hexadecimal – 0x0 to 0xffffffa0 (в шестнадцатеричном)
Более новый формат:
AA:NN
AA - это 16-битное число, которое представляет ваш номер AS, а затем идет 16-битное число, используемое для задания значимости своей политике AS. Таким образом, вы можете задать для AS 100 100:101, где 101- это номер внутренней политики, которую вы хотите применить к префиксам.
Есть также хорошо известные общественные значения. Это:
No-export - префиксы не объявляются за пределами AS. Вы можете установить это значение, когда отправляете префикс в соседний AS. чтобы заставить его (соседний AS) не объявлять префикс за собственные границы.
Local-AS - префиксы с этим атрибутом сообщества никогда не объявляются за пределами локального AS
No-advertise - префиксы с этим атрибутом сообщества не объявляются ни на одном устройстве
Эти хорошо известные атрибуты сообщества просто идентифицируются по их зарезервированным именам.
Есть также расширенные сообщества, которые также можно использовать. Они предлагают 64-битную версию для идентификации сообществ! Задание параметров осуществляется настройкой TYPE:VALUE. Выглядит оно следующим образом:
65535:4294967295
Как вы можете догадаться, мы устанавливаем значения сообщества, используя route maps. Пример 7 показывает пример настроек. Обратите внимание, что в этом примере также используется список префиксов. Они часто используются в BGP для гибкой идентификации многих префиксов. Они гораздо более гибки, чем списки доступа для этой цели.
Пример 7: Установка значений сообщества в BGP
R3#configure terminal
Enter configuration commands, one per line. End with CNTL/Z.
R3(config)#ip prefix-list MYLIST permit 172.16.0.0/16 le 32
R3(config)#route-map SETCOMM permit 10
R3(config-route-map)#match ip address prefix-list MYLIST
R3(config-route-map)#set community no-export
R3(config-route-map)#route-map SETCOMM permit 20
R3(config)#router bgp 100
R3(config-router)#neighbor 10.20.20.1 route-map SETCOMM out
R3 (config-router)#neighbor 10.20.20.1 send-community
R3(config-router)#end
R3#
Почитать лекцию №21 про беспроводную связь по 802.11 можно тут.
В предыдущих лекциях мы рассмотрели два примера передачи данных вида point-to-point по физическим носителям. В этих лекциях будут рассмотрены четыре примера передачи данных вида end-to-end. На рисунке 1 показана Recursive Internet Architecture (RINA).
Конечно, не каждый транспортный протокол точно сопоставляется с одним функциональным слоем в RINA, но сопоставление достаточно близко, чтобы быть полезным. Главное, что нужно запомнить-для каждого транспортного протокола есть четыре вопроса, которые вы можете задать:
Как протокол обеспечивает передачу данных или как он упорядочивает данные?
Как протокол предоставляет услуги мультиплексирования или возможность передавать несколько потоков данных на одном общем ресурсе?
Как протокол обеспечивает контроль ошибок, который должен включать не только обнаружение ошибок, но и устранение ошибок - либо путем повторной передачи, либо путем предоставления информации, достаточной для восстановления исходной информации?
Как протокол обеспечивает управление потоком?
Каждый из этих вопросов может включать ряд дополнительных вопросов, таких как определение Maximum Transmission Unit (MTU), обеспечение репликации пакетов для многоадресной рассылки и т. д.
В этих лекциях будут рассмотрены четыре протокола:
Интернет-протокол (IP), который обеспечивает нижнюю половину второй пары слоев. Основное внимание при рассмотрении IP уделяется схеме адресации для мультиплексирования и способности обеспечивать единый способ передачи данных для множества различных физических транспортных систем.
Протокол управления передачей (TCP), который обеспечивает одну версию верхней половины второй пары уровней. TCP обеспечивает управление ошибками и потоками, а также место для переноса информации о мультиплексировании для приложений и других протоколов, которые работают поверх TCP.
Протокол Quick User Datagram Protocol Internet Connections (QUIC), который обеспечивает другую версию верхней половины второй пары уровней. QUIC очень похож на TCP по своим функциям, но имеет некоторые существенные отличия от TCP в том, как он работает.
Протокол управляющих сообщений Интернета (ICMP).
Internet Protocol (IP)
Интернет-протокол (IP) был первоначально задокументирован в серии документов спецификации Интернет-протокола, называемых IEN, в середине 1970-х годов, в основном написанных Jonathan B. Postel. В этих документах описан протокол TCP, который при первоначальном развертывании включал в себя функции, содержащиеся в двух протоколах, IP и TCP. Postel отметил, что такое сочетание функциональности в едином протоколе не очень хорошо;
Адресное пространство IPv4 представляет собой 32-битное целое число без знака, что означает, что оно может нумеровать или адресовать 232 устройства - около 4,2 миллиарда устройств. Звучит много, но на самом деле все иначе по нескольким причинам:
Каждый адрес представляет один интерфейс, а не одно устройство. Фактически, IP-адреса часто используются для представления службы или виртуального хоста (или машины), что означает, что одно устройство часто будет использовать более одного IP-адреса.
Большое количество адресов теряется в процессе агрегации.
В начале 1990-х стало очевидно, что в Интернете скоро закончатся адреса в адресном пространстве IPv4; диаграммы, изображенные на рисунке 2, показывают изменение свободных и доступных IPv4 с течением времени, начиная с середины 1990-х годов.
Простым решением этой ситуации было бы расширение адресного пространства IPv4 для охвата большего количества устройств, но опыт работы с протоколом IPv4 привел к тому, что группа Internet Engineering Task Force (IETF) взяла на себя более крупную задачу: перепроектировать IPv4. Работа по замене началась в 1990 году, а первые проекты получили статус стандарта в 1998 году. Адресное пространство IPv6 содержит 2128 адресов, или примерно 3,4 × 1038.
IPv6 предназначен для предоставления услуг для нескольких различных протоколов, таких как TCP и QUIC. Таким образом, IPv6 предоставляет только две службы из четырех, необходимых для передачи данных по сети: транспорт, который включает маршалинг данных, и мультиплексирование.
Транспорт и Маршалинг
IP обеспечивает "базовый уровень", на котором работает широкий спектр протоколов более высокого уровня по множеству различных типов физических каналов. Для этого IP должен решить две проблемы:
Запуск на множестве различных физических протоколов и протоколов нижнего уровня при одновременном представлении согласованного набора сервисов более высоким уровням.
Адаптация к большому разнообразию размеров кадра, предоставляемых нижними уровнями
Чтобы создать единый протокол, на котором могут работать все протоколы верхнего уровня, IP должен "вписываться" в тип кадра многих различных типов протоколов физического уровня.
Ряд проектов описывает, как запустить IP поверх определенного физического уровня, включая сети MPEG-2, асинхронный режим передачи, оптические сети, протокол Point-to-Point (PPP), Vertical Blanking Interval (VBI) в телевидении, Fiber Distributed Data Interface (FDDI), и ряд других протоколов физического уровня. Эти проекты в значительной степени определяют, как переносить IP-дейтаграмму (или пакет) в кадре (или пакете) нижележащего физического уровня, и как включить межуровневое обнаружение, такое как протокол разрешения адресов (ARP), для работы с каждым типом носителя.
IP также должен определять, как переносить большие блоки данных через различные MTU, доступные на разных типах физических каналов. В то время как исходная спецификация Ethernet выбирала MTU в 1500 октетов для баланса между большими размерами пакетов и максимальным использованием канала, многие другие физические уровни были разработаны с большими MTU. Кроме того, приложения не склонны отправлять информацию аккуратными блоками размером с MTU. IP решает эти две проблемы, обеспечивая фрагментацию. На рисунке 3 это показано.
Если приложение (или протокол более высокого уровня) передает 2000 октетов данных для передачи в IP, реализация IP будет:
Определите MTU вдоль пути, по которому должны передаваться данные; обычно это происходит путем считывания настроенного значения или значения по умолчанию, установленного системным программным обеспечением.
Разбейте информацию на несколько фрагментов, основываясь на MTU минус прогнозируемый размер заголовков, включая заголовки туннелей и т. д.- метаданные, которые должны передаваться вместе с данными.
Отправьте первый фрагмент с дополнительным заголовком IPv6 (что означает, что заголовок фрагмента не должен быть включен в пакеты, которые не являются фрагментами большего блока данных).
Установите смещение в заголовке more fragments на первый октет исходного блока данных, который этот пакет представляет собой деление на 8; в Примере на рисунке 3 первый пакет имеет смещение 0, а второй-150 (1200/8).
Установите бит more fragments равным 0, если это последний фрагмент блока данных, и 1, если за ним следует больше фрагментов.
Этот размер общего блока данных, который IPv6 может переносить через фрагменты, ограничен размером поля смещения, которое составляет 13 бит. Следовательно, IPv6 может нести не более 214 октетов данных в виде последовательности фрагментов или блока данных размером около 65 536 октетов плюс один фрагмент размером с MTU. Все, что больше этого, должно быть каким-то образом разбито протоколом более высокого уровня перед передачей в IPv6 для транспортировки.
Наконец, IP должен обеспечивать какой-то способ передачи пакетов по сети, использующей более одного типа физического уровня. Это решается путем перезаписи заголовков нижнего уровня на каждом этапе в сети, где могут быть взаимосвязаны несколько типов мультимедиа. Устройства, которые переписывают заголовки нижнего уровня таким образом, изначально назывались шлюзами, но теперь обычно называются маршрутизаторами, поскольку они направляют трафик на основе информации, содержащейся в заголовке IP.
Есть и другие интересные аспекты того, как IPv6 передает данные. На рисунке 4 показан заголовок IPv6, с которым можно работать.
На рисунке 4:
Версия установлена на 6 для IPv6.
traffic class разделен на два поля: 6 бит для передачи типа услуги (или класса услуги), 2 бита для передачи уведомления о перегрузке.
flow label предназначена для указания устройствам пересылки, как хранить пакеты в одном потоке на одном и том же пути в наборе путей с многолучевым распространением с равной стоимостью (ECMP).
payload length указывает количество данных, переносимых в пакете, в октетах.
next header предоставляет информацию о любых дополнительных заголовках, содержащихся в пакете. Заголовок IPv6 может содержать информацию, выходящую за рамки того, что содержится в основном заголовке.
hop limit - это количество раз, когда этот пакет может быть "обработан" сетевым устройством, прежде чем он будет отброшен. Любой маршрутизатор (или другое устройство), перезаписывающий заголовки нижнего уровня, должен уменьшить это число на единицу в процессе пересылки; когда предел перехода достигает 0 или 1, пакет следует отбросить.
Важно! Счетчик скачков используется для предотвращения постоянного зацикливания пакета в сети. Каждый раз, когда пакет пересылается сетевым устройством, счетчик переходов уменьшается на единицу. Если счетчик переходов достигает 0, пакет отбрасывается. Если пакет зацикливается в сети, счетчик переходов (также называемый временем жизни или TTL) в конечном итоге будет уменьшен до 0, и пакет будет отброшен.
Заголовок IPv6 представляет собой смесь переменной (Type Length Value [TLV]) и информации фиксированной длины. Основной заголовок состоит из полей фиксированной длины, но следующее поле заголовка оставляет открытой возможность дополнительных (или расширенных) заголовков, некоторые из которых форматируются как TLV. Это позволяет создавать пользовательские аппаратные средства (например, прикладную интегральную схему [ASIC]) для быстрого переключения пакетов на основе полей фиксированной длины, оставляя открытой возможность переноса данных переменной длины, которые могут быть обработаны только в программном обеспечении.
Мультиплексирование
IPv6 позволяет мультиплексировать двумя способами:
Предоставляя большое адресное пространство для использования при идентификации хостов и сетей (или, в более широком смысле, достижимых пунктов назначения).
Предоставляя пространство, в которое протокол верхнего уровня может поместить номер протокола, что позволяет нескольким протоколам работать поверх IPv6.
Адресация IPv6
Адрес IPv6 имеет 128 битов, что означает, что может быть до 2128 адресов - огромное количество адресов, которых, возможно, хватит, чтобы сосчитать каждую крупицу пыли на Земле. Адрес IPv6 обычно записывается как последовательность шестнадцатеричных чисел, а не как последовательность из 128 нулей и единиц, как показано на рисунке 5.
В формате IPv6 адреса стоит отметить двоеточие:
Начальные нули в каждом разделе (выделены двоеточием) опускаются.
Одну длинную строку нулей можно заменить двойным двоеточием в адресе только один раз.
Почему так много адресов? Потому что многие адреса никогда не используются ни в одной схеме адресации.
Во-первых, многие адреса никогда не используются, потому что адреса агрегируются. Агрегация - это использование одного префикса (или сети, или достижимого пункта назначения) для представления большего числа достижимых пунктов назначения. Рисунок 6 иллюстрирует это.
На рисунке 6:
Хостам A и B даны 101 :: 1 и 101 :: 2 в качестве их адресов IPv6. Однако эти два хоста подключены к одному широковещательному сегменту (например, Ethernet) и, следовательно, используют один и тот же интерфейс в C. Даже если C имеет адрес в этой общей сети, он фактически объявляет саму сеть - некоторые инженеры считают это полезно думать о самом проводе как о достижимом пункте назначения: 101 :: / 64.
E получает два достижимых назначения, 101::/64 от C и 102::/64 от D. Уменьшая длину префикса, он может анонсировать одно достижимое назначение, которое включает в себя оба этих более длинных префиксных достижимых назначения. E рекламирует 100:: / 60.
G, в свою очередь, получает 100 :: / 60 от E и 110: / 60 от F. Опять же, это же адресное пространство может быть описано с помощью единственного достижимого пункта назначения, 100 :: / 56, так что это то, что G объявляет.
Как эта агрегация работает в реальном адресном пространстве? Рисунок 7 объясняет это.
Длина префикса, которая представляет собой число после косой черты в reachable destination, сообщает вам количество битов, которые учитываются при определении того, что является частью префикса (и, следовательно, также, что нет). Длина префикса отсчитывается слева направо. Любой набор адресов с одинаковыми значениями чисел в пределах длины префикса считается частью одного и того же reachable destination.
В полном адресном пространстве IPv6 128 бит, поэтому / 128 представляет один хост.
В адресе с 64-битной длиной префикса (/ 64) только четыре левых раздела IPv6-адреса являются частью префикса или reachable destination; остальные четыре правые части IPv6-адреса считаются адресами хоста или подсети, которые "содержатся" в префиксе.
В адресе с длиной префикса 60 бит (/ 60) четыре левых раздела IPv6-адреса минус одна шестнадцатеричная цифра считаются частью reachable destination или префикса.
В адресе с длиной префикса 56 бит (/ 56) четыре левых раздела IPv6-адреса минус две шестнадцатеричные цифры считаются частью reachable destination или префикса.
Пока вы всегда изменяете длину префикса с шагом 4 (/ 4, / 8, / 12, / 16 и т. Д.), значащие цифры или цифры, которые являются частью префикса, всегда будут перемещать единицу в вправо (при увеличении длины префикса) или влево (при уменьшении длины префикса).
Агрегация иногда кажется сложной, но это важная часть IP.
Некоторая часть адресного пространства используется при автоконфигурации. Важно учитывать взаимодействие между автоконфигурацией и назначением адреса IPv6. Как правило, необходимо выделить некоторый объем адресного пространства, чтобы гарантировать, что никакие два устройства, подключенные к сети, не будут иметь одинаковый идентификатор. В случае IPv6 половина адресных пространств (все, что больше / 64) в определенных диапазонах адресов выделяется для формирования уникальных идентификаторов для каждого устройства.
В-третьих, некоторые адреса зарезервированы для специального использования. Например, в IPv6 следующие адресные пространства предназначены для специального использования:
::ffff / 96 зарезервирован для IPv4-адресов, которые "сопоставляются" с адресным пространством IPv6.
fc00 :: / 7 зарезервирован для уникальных локальных адресов (ULA); пакеты с этими адресами не предназначены для маршрутизации в глобальном Интернете, а скорее хранятся в сети одной организации.
fe80::/10 выделен для локальных адресов связи; эти адреса автоматически назначаются на каждом интерфейсе и используются только для связи по одному физическому или виртуальному каналу связи.
:: / 0 устанавливается в качестве маршрута по умолчанию; если сетевое устройство не знает никакого другого способа добраться до определенного пункта назначения, оно будет перенаправлять трафик по маршруту по умолчанию.
В-четвертых, устройствам может быть присвоено несколько адресов. Многие сетевые администраторы склонны думать об адресе так, как если бы он описывал один узел или систему. На самом деле, один адрес может быть использован для описания многих вещей, в том числе:
Один хост или система
Единый интерфейс на хосте или в системе; хост с несколькими интерфейсами будет иметь несколько адресов
Набор доступных сервисов на хосте или системе; например, виртуальной машине или конкретной службе, работающей на хосте, может быть назначен адрес, отличный от любого из адресов, назначенных интерфейсам хоста.
Не существует необходимой прямой корреляции между адресом и физическим устройством или между адресом и физическим интерфейсом.
Мультиплексирование между процессами
Второй механизм мультиплексирования позволяет нескольким протоколам работать на одном и том же базовом уровне. Эта форма мультиплексирования обеспечивается через номера протоколов. Рисунок 8 демонстрирует это.
next header заголовка либо указывает на:
next header в пакете IPv6, если есть next header
Номер протокола, если next header является транспортным протоколом (например, TCP).
Эти дополнительные заголовки называются дополнительными или расширенными заголовками; некоторые из них имеют фиксированную длину, а другие основаны на TLV; например:
Параметрах Hop-by-hop: набор TLV, описывающих действия, которые должно предпринять каждое устройство пересылки.
Маршрутизации: набор типов маршрутов фиксированной длины, используемых для указания пути, по которому пакет должен пройти через сеть.
Фрагмент: набор полей фиксированной длины, содержащий информацию о фрагменте пакета.
Заголовок аутентификации: набор TLV, содержащих информацию аутентификации и / или шифрования.
Jumbogram: необязательное поле длины данных, позволяющее пакету IPv6 нести на один байт менее 4 ГБ данных.
next header имеет длину 8 бит, что означает, что оно может содержать число от 0 до 255. Каждое число в этом диапазоне присваивается либо определенному типу заголовка опции, либо конкретному протоколу более высокого уровня. Например:
0: next header -это опция IPv6 hop-by-hop.
1: Полезная нагрузка пакета - это протокол Internet Control Message Protocol (ICMP).
6: Полезная нагрузка пакета-TCP.
17: Полезная нагрузка пакета - это UDP.
41: Полезная нагрузка пакета-IPv6.
43: next header - это routing header IPv6
44: next header -это fragment header IPv6
50: next header -это Encapsulated Security Header (ESH).
Номер протокола используется принимающим хостом для отправки содержимого пакета правильному локальному процессу для обработки; обычно это означает удаление заголовков нижнего (физического) уровня из пакета, помещение пакета во входную очередь для правильного процесса (например, TCP), а затем уведомление операционной системы о том, что соответствующий процесс должен быть запущен.