год-2012

960 страниц

Перед вами - очередное, 5-е издание самой авторитетной монографии по современным сетевым технологиям, написанной признанным экспертом в данной обл. Эндрю Таненбаумом в соавторстве с профессором Вашингтонского унив. Дэвидом Уэзероллом. I-я версия данного классического усилий родилась в далеком 1980 г., и с того момента любое издание монографии неизменно становилось хитом продаж и использовалось в качестве базового учебника в ведущих технических вузах. В книжке Компьютерные сети. 5-е изд. Таненбаум последовательно изложены главные концепции, определяющие современное состояние и тенденции развития компьютерных сетей. Авторы подробнейшим образом объясняют устройство и принципы деятельности аппаратного и ПО, рассматривают все аспекты и уровни организации сетей - от физического до уровня прикладных программ. Изложение теоретических принципов дополняется яркими, показательными примерами функционирования Интернета и компьютерных сетей различного вроде. V-е издание целиком переработано с учетом изменений, происшедших в сфере сетевых технологий за последние несколько лет и, в том числе, освещает подобные аспекты, как беспроводные сети стандарта 802.12 и 802.16, сети 3g, технология RFID, инфраструктура доставки контента CDN, пиринговые сети, потоковое вещание, интернет-телефония и многое иное.

Оглавление книги

Компьютерные сети. 5-е изд. Таненбаум

Предисловие . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

Глава 1.Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

1.1. Применение компьютерных сетей . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

1.1.1. Сети в организациях . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

1.1.2. Использование сетей частными лицами . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

1.1.3. Использование беспроводных сетей . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

1.1.4. Социальный аспект . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

1.2. Сетевое оборудование . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

1.2.1. Персональные сети . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34

1.2.2. Локальные сети . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35

1.2.3. Муниципальные сети . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

1.2.4. Глобальные сети . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40

1.2.5. Объединения сетей . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43

1.3. Сетевое программное обеспечение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44

1.3.1. Иерархия протоколов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45

1.3.2. Разработка уровней . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49

1.3.3. Службы на основе соединений и службы без установления

соединений . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51

1.3.4. Примитивы служб . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53

1.3.5. Службы и протоколы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56

1.4. Эталонные модели . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57

1.4.1. Эталонная модель OSI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57

1.4.2. Эталонная модель TCP/IP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61

1.4.3. Модель, используемая в книге . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64

1.4.4. Сравнение эталонных моделей OSI и TCP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65

1.4.5. Критика модели и протоколов OSI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66

1.4.6. Критика эталонной модели TCP/IP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69

1.5. Примеры сетей . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70

1.5.1. Интернет . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70

1.5.2. Мобильная телефонная сеть третьего поколения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81

1.5.3. Беспроводные ЛВС: 802.11 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86

1.5.4. RFID и сенсорные сети . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90

1.6. Стандартизация сетей . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92

1.6.1. Кто есть кто в мире телекоммуникаций . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93

1.6.2. Кто есть кто в мире международных стандартов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95

1.6.3. Кто есть кто в мире стандартов Интернета . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97

1.7. Единицы измерения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99

1.8. Краткое содержание следующих глав . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100

Резюме . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101

Вопросы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103

Глава 2. Физический уровень . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106

2.1. Теоретические основы передачи данных . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106

2.1.1. Ряды Фурье . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107

2.1.2. Сигналы с ограниченным спектром . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107

2.1.3. Максимальная скорость передачи данных через канал . . . . . . . . . . . . . 110

2.2. Проводниковые среды передачи информации . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112

2.2.1. Магнитные носители . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112

2.2.2. Витая пара . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113

2.2.3. Коаксиальный кабель . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 114

2.2.4. Линии электропитания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115

2.2.5. Волоконная оптика . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116

2.3. Беспроводная связь . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122

2.3.1. Электромагнитный спектр . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123

2.3.2. Радиосвязь . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127

2.3.3. Связь в микроволновом диапазоне . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128

2.3.4. Передача в инфракрасном диапазоне . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132

2.3.5. Связь в видимом диапазоне . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133

2.4. Спутники связи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135

2.4.1. Геостационарные спутники . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136

2.4.2. Средневысотные спутники . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140

2.4.3. Низкоорбитальные спутники . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140

2.4.4. Спутники против оптоволокна . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143

2.5. Цифровая модуляция и мультиплексирование . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145

2.5.1. Низкочастотная передача . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145

2.5.2. Передача в полосе пропускания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150

2.5.3. Частотное уплотнение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153

2.5.4. Мультиплексирование с разделением времени . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155

2.5.5. CDM — кодовое разделение каналов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156

2.6. Коммутируемая телефонная сеть общего пользования . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159

2.6.1. Структура телефонной системы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 160

2.6.2. Политика телефонии . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163

2.6.3. Местные линии связи: модемы, ADSL, беспроводная связь . . . . . . . . . 165

2.6.4. Магистрали и мультиплексирование . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173

2.6.5. Коммутация . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 182

2.7. Мобильная телефонная система . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 186

2.7.1. Мобильные телефоны первого поколения: аналоговая передача

речи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 188

2.7.2. Второе поколение мобильных телефонов: цифровая передача

голоса (G2) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 192

2.7.3. Мобильные телефоны третьего поколения: цифровая речь

и данные . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197

2.8. Кабельное телевидение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202

2.8.1. Абонентское телевидение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202

2.8.2. Кабельный Интернет . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 203

2.8.3. Распределение частот . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 205

2.8.4. Кабельные модемы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 206

2.8.5. ADSL или кабель? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 208

Резюме . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 210

Вопросы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211

Глава 3. Канальный уровень . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 216

3.1. Ключевые аспекты организации канального уровня . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 216

3.1.1. Сервисы, предоставляемые сетевому уровню . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 217

3.1.2. Формирование кадра . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 219

3.1.3. Обработка ошибок . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223

3.1.4. Управление потоком . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 224

3.2. Обнаружение и исправление ошибок . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 225

3.2.1. Коды с исправлением ошибок . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 227

3.2.2. Коды с обнаружением ошибок . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 233

3.3. Элементарные протоколы передачи данных на канальном уровне . . . . . . . . . 239

3.3.1. Симплексный протокол «Утопия» . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 244

3.3.2. Симплексный протокол с ожиданием для канала без ошибок . . . . . . . . 245

3.3.3. Симплексный протокол с ожиданием для зашумленных каналов . . . . . 247

3.4. Протоколы скользящего окна . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251

3.4.1. Протокол однобитового скользящего окна . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 253

3.4.2. Протокол с возвратом на n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 256

3.4.3. Протокол с выборочным повтором . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 263

3.5. Примеры протоколов передачи данных . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 269

3.5.1. Передача пакетов по протоколу SONET . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 269

3.5.2. ADSL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 273

3.6. Резюме . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 276

Вопросы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 277

Глава 4. Подуровень управления доступом к среде . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 281

4.1. Проблема распределения канала . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 282

4.1.1. Статическое распределение канала . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 282

4.1.2. Допущения, связанные с динамическим распределением каналов . . . 284

4.2. Протоколы коллективного доступа . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 286

4.2.1. Система ALOHA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 286

4.2.2. Протоколы множественного доступа с контролем несущей . . . . . . . . . 291

4.2.3. Протоколы без столкновений . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 294

4.2.4. Протоколы с ограниченной конкуренцией . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 298

4.2.5. Протоколы беспроводных локальных сетей . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 302

4.3. Сеть Ethernet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 305

4.3.1. Физический уровень классической сети Ethernet . . . . . . . . . . . . . . . . . . 306

4.3.2. Протокол подуровня управления доступом к среде в классическом

Ethernet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 307

4.3.3. Производительность сети Ethernet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 311

4.3.4. Коммутируемые сети Ethernet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 313

4.3.5. Fast Ethernet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 316

4.3.6. Gigabit Ethernet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 319

4.3.7. 10-гигабитный Ethernet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 322

4.3.8. Ретроспектива Ethernet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 324

4.4. Беспроводные локальные сети . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 325

4.4.1. Стандарт 802.11: архитектура и стек протоколов . . . . . . . . . . . . . . . . . . 326

4.4.2. Стандарт 802.11: физический уровень . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 327

4.4.3. Стандарт 802.11: протокол подуровня управления доступом к среде 329

4.4.4. Стандарт 802.11: структура кадра . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 336

4.4.5. Сервисы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 338

4.5. Широкополосные беспроводные сети . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 340

4.5.1. Сравнение стандарта 802.16 с 802.11 и 3G . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 341

4.5.2. Стандарт 802.16: архитектура и стек протоколов . . . . . . . . . . . . . . . . . . 342

4.5.3. Стандарт 802.16: физический уровень . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 343

4.5.4. Стандарт 802.16: протокол подуровня MAC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 345

4.5.5. Стандарт 802.16: структура кадра . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 347

4.6. Bluetooth . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 348

4.6.1. Архитектура Bluetooth . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 349

4.6.2. Приложения Bluetooth . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 350

4.6.3. Bluetooth: набор протоколов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 351

4.6.4. Bluetooth: уровень радиосвязи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 352

4.6.5. Bluetooth: уровень немодулированной передачи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 353

4.6.6. Bluetooth: структура кадра . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 354

4.7. RFID . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 356

4.7.1. Архитектура EPC Gen 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 357

4.7.2. Физический уровень EPC Gen 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 357

4.7.3. Уровень идентификации метки EPC Gen 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 359

4.7.4. Форматы сообщения идентификации метки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 360

4.8. Коммутация на канальном уровне . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 361

4.8.1. Применение мостов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 361

4.8.2. Обучаемые мосты . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 363

4.8.3. Мосты связующего дерева . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 366

4.8.4. Повторители, концентраторы, мосты, коммутаторы,

маршрутизаторы и шлюзы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 368

4.8.5. Виртуальные локальные сети . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 371

4.9. Резюме . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 378

Вопросы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 380

Глава 5. Сетевой уровень . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 384

5.1. Вопросы проектирования сетевого уровня . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 384

5.1.1. Метод коммутации пакетов с ожиданием . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 384

5.1.2. Сервисы, предоставляемые транспортному уровню . . . . . . . . . . . . . . . 385

5.1.3. Реализация сервиса без установления соединения . . . . . . . . . . . . . . . . 387

5.1.4. Реализация сервиса с установлением соединения . . . . . . . . . . . . . . . . . 389

5.1.5. Сравнение сетей виртуальных каналов и дейтаграммных сетей . . . . . . 390

5.2. Алгоритмы маршрутизации . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 392

5.2.1. Принцип оптимальности маршрута . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 394

5.2.2. Алгоритм нахождения кратчайшего пути . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 395

5.2.3. Заливка . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 398

5.2.4. Маршрутизация по вектору расстояний . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 399

5.2.5. Маршрутизация с учетом состояния линий . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 403

5.2.6. Иерархическая маршрутизация . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 409

5.2.7. Широковещательная маршрутизация . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 411

5.2.8. Многоадресная рассылка . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 413

5.2.9. Произвольная маршрутизация . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 416

5.2.10. Алгоритмы маршрутизации для мобильных хостов . . . . . . . . . . . . . . . . 417

5.2.11. Маршрутизация в произвольных сетях . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 420

5.3. Алгоритмы борьбы с перегрузкой . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 424

5.3.1. Подходы к борьбе с перегрузкой . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 426

5.3.2. Маршрутизация с учетом состояния трафика . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 427

5.3.3. Управление доступом . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 428

5.3.4. Регулирование трафика . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 430

5.3.5. Сброс нагрузки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 434

5.4. Качество обслуживания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 436

5.4.1. Требования приложений . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 437

5.4.2. Формирование трафика . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 439

5.4.3. Диспетчеризация пакетов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 443

5.4.4. Управление доступом . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 447

5.4.5. Интегральное обслуживание . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 451

5.4.6. Дифференцированное обслуживание . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 454

5.5. Объединение сетей . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 457

5.5.1. Различия сетей . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 458

5.5.2. Способы объединения сетей . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 459

5.5.3. Туннелирование . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 462

5.5.4. Маршрутизация в объединенных сетях . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 464

5.5.5. Фрагментация пакетов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 465

5.6. Сетевой уровень в Интернете . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 469

5.6.1. Протокол IP версии 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 471

5.6.2. IP-адреса . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 475

5.6.3. Протокол IP версии 6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 488

5.6.4. Управляющие протоколы Интернета . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 498

5.6.5. Коммутация меток и MPLS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 504

5.6.6. Протокол внутреннего шлюза OSPF . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 507

5.6.7. Протокол внешнего шлюза BGP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 512

5.6.8. Многоадресная рассылка в Интернете . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 518

5.6.9. Мобильный IP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 519

5.7. Резюме . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 521

Вопросы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 522

Глава 6. Транспортный уровень . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 527

6.1. Транспортный сервис . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 527

6.1.1. Услуги, предоставляемые верхним уровням . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 527

6.1.2. Базовые операции транспортного сервиса . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 529

6.1.3. Сокеты Беркли . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 533

6.1.4. Пример программирования сокета: файл-сервер для Интернета . . . . 535

6.2. Элементы транспортных протоколов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 540

6.2.1. Адресация . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 541

6.2.2. Установка соединения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 544

6.2.3. Разрыв соединения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 550

6.2.4. Контроль ошибок и управление потоком данных . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 554

6.2.5. Мультиплексирование . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 559

6.2.6. Восстановление после сбоев . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 560

6.3. Контроль перегрузки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 563

6.3.1. Выделение требуемой пропускной способности . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 563

6.3.2. Регулирование скорости отправки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 568

6.3.3. Проблемы беспроводного соединения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 572

6.4. Транспортные протоколы Интернета: UDP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 574

6.4.1. Основы UDP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 575

6.4.2. Вызов удаленной процедуры . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 577

6.4.3. Транспортные протоколы реального масштаба времени . . . . . . . . . . . . 580

6.5. Транспортные протоколы Интернета: TCP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 586

6.5.1. Основы TCP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 586

6.5.2. Модель сервиса TCP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 587

6.5.3. Протокол TCP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 590

6.5.4. Заголовок TCP-сегмента . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 591

6.5.5. Установка TCP-соединения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 595

6.5.6. Разрыв соединения TCP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 596

6.5.7. Модель управления TCP-соединением . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 597

6.5.8. Скользящее окно TCP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 599

6.5.9. Управление таймерами в TCP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 603

6.5.10. Контроль перегрузки в TCP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 606

6.5.11. Будущее TCP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 617

6.6. Вопросы производительности . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 618

6.6.1. Причины снижения производительности компьютерных сетей . . . . . . 618

6.6.2. Измерение производительности сети . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 619

6.6.3. Проектирование хостов для быстрых сетей . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 623

6.6.4. Быстрая обработка сегментов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 626

6.6.5. Сжатие заголовков . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 629

6.6.6. Протоколы для протяженных сетей с высокой пропускной

способностью . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 631

6.7. Сети, устойчивые к задержкам . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 636

6.7.1. Архитектура DTN . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 637

6.7.2. Протокол Bundle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 639

6.8. Резюме . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 642

Вопросы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 643

Глава 7. Прикладной уровень . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 648

7.1. Служба имен доменов DNS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 648

7.1.1. Пространство имен DNS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 649

7.1.2. Записи ресурсов доменов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 653

7.1.3. Серверы имен . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 656

7.2. Электронная почта . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 660

7.2.1. Архитектура и службы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 661

7.2.2. Пользовательский агент . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 664

7.2.3. Форматы сообщений . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 668

7.2.4. Пересылка сообщений . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 677

7.2.5. Окончательная доставка сообщений . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 682

7.3. Всемирная паутина (WWW) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 685

7.3.1. Представление об архитектуре . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 687

7.3.2. Статичные веб-страницы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 702

7.3.3. Динамические веб-страницы и веб-приложения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 712

7.3.4. HTTP — протокол передачи гипертекста . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 724

7.3.5. Мобильный веб . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 734

7.3.6. Веб-поиск . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 736

7.4. Потоковая передача аудио и видео . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 739

7.4.1. Цифровой звук . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 741

7.4.2. Цифровое видео . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 747

7.4.3. Потоковая передача сохраненных медиафайлов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 755

7.4.4. Передача медиа в реальном времени . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 763

7.4.5. Конференции в реальном времени . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 767

7.5. Доставка контента . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 778

7.5.1. Контент и интернет-трафик . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 779

7.5.2. Серверные фермы и веб-прокси . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 782

7.5.3. Сети доставки контента . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 787

7.5.4. Сети одноранговых узлов (пиринговые сети) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 792

7.6. Резюме . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 801

Вопросы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 803

Глава 8. Безопасность в сетях . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 807

8.1. Криптография . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 810

8.1.1. Основы криптографии . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 811

8.1.2. Метод подстановки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 814

8.1.3. Метод перестановки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 815

8.1.4. Одноразовые блокноты . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 817

8.1.5. Два фундаментальных принципа криптографии . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 822

8.2. Алгоритмы с симметричным криптографическим ключом . . . . . . . . . . . . . . . . 824

8.2.1. Стандарт шифрования данных DES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 826

8.2.2. Улучшенный стандарт шифрования AES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 829

8.2.3. Режимы шифрования . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 833

8.2.4. Другие шифры . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 838

8.2.5. Криптоанализ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 839

8.3. Алгоритмы с открытым ключом . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 840

8.3.1. Алгоритм RSA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 841

8.3.2. Другие алгоритмы с открытым ключом . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 843

8.4. Цифровые подписи . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 844

8.4.1. Подписи с симметричным ключом . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 845

8.4.2. Подписи с открытым ключом . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 846

8.4.3. Профили сообщений . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 847

8.4.4. Задача о днях рождения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 852

8.5. Управление открытыми ключами . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 854

8.5.1. Сертификаты . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 855

8.5.2. X.509 . . . . . . . . . . . . . . . . . . .