Методические указания к лабораторным работам по курсу «Компьютерные сети» (стр. 5 )

команды X0 возможна работа со скоростью

600, 1200, 2400 bps.

RING 2 Модем обнаружил правильный сигнал звонка.

Ответ выдается всегда, независимо от

режима работы.

NO CARRIER 3 Модем потерял несущую или не получил

ответ от удаленного модема.

ERROR 4 Ошибка в командной строке. Командная строка

длиннее 40 символов, или ошибка в контроль-

ной сумме (смотри команду L2).

CONNECT 1200 5 Модем подключен со скоростью 1200 bps,

(смотри команды X1, X2, X3, X4).

NO DIALTONE 6 Отсутствие сигнала станции коммутации

(смотри комманды X2, X4).

BUSY 7 Номер (канал) занят.

NO ANSWER 8 Ответ получается в случае использования

в командной строке управляющего символа

@ и если не выполнено условие - 5s ти-

шины (см команду D).

CONNECT 600 9 Модем подключен со скоростью 600 bps,

(смотри команды X1, X2, X3, X4).

CONNECT 2Модем подключен со скоростью 2400 bps,

(смотри команды X1, X2, X3, X4).

 

Xn - выбор групп ответов модема связанных с процедурой набора номера:

Таблица 4.2

X0 X1 X2 X3 X4

 

Сообщение о связи

Опоздание (S6 s) да да нет да нет

Ожидание сигнала коммутатора нет нет да нет да

Определение сигнала "занято" нет нет нет да да

 

Сообщение - обозначает, что модем после установления связи

о связи 1 сообщит CONNECT, независимо от скорости работы.

Сообщение - обозначает, что модем после установления связи

о связи 2 сообщит следующий ответ в зависимости от скорости

работы: CONNECT, CONNECT 600, CONNECT 1200 CONNECT 2400.

Ответ CONNECT обозначает работу со скоростью передачи

данных - 300 bps.

Опоздание - обозначает, что модем перед набором телефонного номера,

(S6 s) ожидает определенное в S-регистре S6 время. Во многих

странах существует требование определения сигнала

централи перед набором телефонного номера.

Ожидание - обозначает, что модем будет ожидать сигнала станции 5s

коммутатора и по истечении этого времени выдаст сообщение NO

сигнала DIALTONE и перейдет в командный режим работы.

Определе - - обозначает, что модем в случае занятости вызываемого

ние сигнала номера, выдаст сообщение BUSY, и возвратится в

"занято" командный режим работы.

Yn - способ отключения модема от линии.

Существуют два способа отключения модема от линии: обыкновенный, когда модем получит неактивный сигнал DTR, и когда модем получит от удаленного модема сигнал перерыва.

Команда ATH0 направляет сигнал перерыва, который длится 4s.

n = 0 модем отключается обыкновенно (см. команду &D),

n = 1 модем отключается после получения сигнала из линии.

Z - обнуление модема (процессор считывает конфигурацию модема из памяти NOVRAM).

+++ - последовательность выхода.

Благодаря этой команде можно перейти из режима передачи в командный режим работы модема без перерыва связи. Команда требует тишины перед и после направления последовательности выхода. Величина этого времени определена в регистре S12 (обычно 50 = 1s). Десятичную величину знака ASCII, который явдяется знаком последовательности выхода содержит регистр S2 (обычно 43 те. '+' ).

4.3. Описание S-регистров

Дается описание S-регистров непосредственно используемых при работе с модемом. Для описания отдельных S-регистров указано два параметра:

- диапазон – обозначает диапазон параметров сохраняемых в S-регистре.

- величина – обозначает заводскую величину параметра, записанную в S-регистре фирмой изготовителем.

S0 - Количество сигналов звонка

Диапазон:

Величина: 000

Количество сигналов звонка, которого ждет модем перед ответом на вызов телефонной линии:

S0 = 0 автоответ выключен

S0 > 0 автоответ включен

S1 - Счетчик сигналов звонка (информационный параметр)

Диапазон:

Величина: -------

Содержимое S-регистра увеличивается каждый раз, когда модем получает сигнал звонка из телефонной линии и по истечении 8s после сигнала ответа сбрасывается. Этот регистр – единственный, исполняющий чисто информационную роль, его содержимое можно только читать.

S2 - Символ возврата

Диапазон:

Величина: 043 (ASCII '+')

Содержит десятичный код символа ASCII, который является знаком последовательности возврата /смотри '+++'/. В случае, когда S2 > 127 происходит блокировка последовательности возврата.

S3 - Символ <CR>

Диапазон:

Величина: 013 (ASCII '<CR>' или Ctrl-M (^M))

Содержит десятичный код символа ASCII, который является знаком <CR>.

S4 - Символ <LF>

Диапазон:

Величина: 010 (ASCII '<LF>' или Ctrl-J (^J))

Содержит десятичный код символа ASCII, который является знаком новой строки <LF>.

S5 - Символ <BS>

Диапазон: 0 - 32, 127

Величина: 008 (ASCII '<BS>' или Ctrl-H (^H))

Содержит десятичный код символа ASCII, который является знаком "забой" (backspase) <BS>.

S6 - Время ожидания заявления станции

Диапазон:

Величина: 002 s

S7 - Ожидание сигнала несущей

Диапазон:

Величина: 030 s

S8 - Время интервала при наборе

Диапазон:

Величина: 002 s

S9 - Время реакции DCD

Диапазон:

Величина: 005 ( x1/10s = 0,6s )

Время задержки активизации сигнала DCD вследствие появления несущей.

S10 - Задержка разъединения после потери несущей

Диапазон:

Величина: 014 ( x1/10s = 1,4s )

S11 - Не используется

S12 - Время требуемой тишины для последовательности возврата

Диапазон:

Величина: 050 ( x 20ms = 1,0ms )

Содержимое регистра определяет в 1/50s время требуемой тишины в передаче перед и после последовательности возврата (смотри '+++').

S13 - Не используется

S14 - Регистр состояния (информационный)

S15 - Не используется

S16 - Регистр тестов (информационный)

S17 - Не используется

S18 - Время действия теста

Диапазон:

Величина: 0 с

Содержит время действия теста в секундах.

S19 - Не используется

S20 - Не используется

S21 - Регистр состояния (информационный)

S23 - Регистр состояния (информационный)

S24 - Не используется

S25 - Время ожидания DTR

Диапазон:

Величина: 5

Определяется в секундах для &M1 и 1/100 секунды для асинхронного режима работы и режимов &M2, &M3.

S26 - Опоздание CTS по отношению к RTS

Диапазон:

Величина: 1 (x 10 ms)

S27 - Регистр состояния (информационный)

4.4. Лабораторная работа № 4.

УСТАНОВКА И РАБОТА МОДЕМА.

Цель работы:

- изучение возможностей управления модемом;

Порядок выполнения работы:

ВНИМАНИЕ! Любые операции, связанные с подключением или отключением соединительных кабелей от/к ПК осуществляйте на обесточенном оборудовании.

ВНИМАНИЕ! После выполнения подключения/отключения приборов и оборудования последующее включение ПК возможно только после контроля преподавателя или лаборанта.

Подготовка к работе

- изучить порядок проведения работы и методические материалы, приведенные в приложении;

- получить у лаборанта необходимое оборудование, приборы и комплектующие.

Подключение модема к разъему интерфейса RS-232C

- осмотрите модем и изучите органы управления и индикации; запишите в отчет расшифровку символов индикации по инструкции пользователя;

- подключите соединительный кабель, входящий в комплект поставки модема к связному разъему интерфейса, находящемуся на задней стенке модема;

- выключите ПК и подключите соединительный кабель к терминальному разъему ПК;

- соедините модем с линией связи;

- подключите выносной источник питания модема к разъему питания и проверьте выключенное состояние тумблера включения питания на задней панели;

- включите источник питания в сеть;

- предъявите результаты для проверки преподавателю.

Программа взаимодействия с модемом через RS-232C

- использую данные, приведенные в приложениях к лабораторным работам 3 и 4 составьте программу взаимодействия с модемом через последовательный порт COM1 или COM2, для чего реализуйте следующий алгоритм:

1) Инициализация интерфейса RS-232C: скорость 2400 Бод, длина информационной посылки - 7 бит, контроль по четности, 2 стоп-бита (возможно командой MODE операционной системы).

2) Проверка готовности данных, принятых интерфейсом.

3) Если данные не готовы, то перейти на шаг 5.

4) Считать байт с регистра данных интерфейса вывести его в виде символа на дисплей.

5) Считать код нажатой клавиши на клавиатуре.

6) Если клавиша не нажата, то перейти на шаг 11.

7) Проверка готовности передатчика к передаче данных.

8) Если передатчик не готов, то перейти на шаг 7.

9) Выдать символ, соответствующий нажатой клавише в регистр данных интерфейса.

10) Выдать символ, соответствующий нажатой клавише на дисплей.

11) Перейти на шаг 2.

- отладьте полученную программу и результат предъявите

преподавателю для контроля.

Изучение команд стандарта HAYES

- запустите программу взаимодействия с модемом на исполнение;

- введите с клавиатуры команду обнуления модема ATZ, завершив ввод нажатием на клавишу ENTER; проконтролируйте появление на экране ответа модема - OK; при отсутствии сообщения повторите команду обнуления несколько раз;

- введите с клавиатуры команду ATE0, а затем любую команду, например ATM2; объясните отсутствие дублирования символов при вводе с клавиатуры на экране дисплея;

- введите с клавиатуры команду ATV0; объясните появившийся на экране дисплея ответ модема.

Индивидуальные задания к работе № 4

Выполнение индивидуального задания заключается в реализации различных случаев обмена командами с модемом через последовательный интерфейс RS-232.

Задание 1. Исследовать соответствие состояния модема после выдачи команд основного набора и содержания информационных регистров модема.

Задание 2. Исследовать возможность выдачи команд основного набора путем прямой записи в соответствующие S-регистры модема.

Задание 3. Исследовать возможность отключения модема от линии в состоянии CONNECT с помощью сигналов управления модемом интерфейса RS-232C.

Задание 4. Проверьте наличие возможности отключения опознавания команд HAYES через интерфейс RS-232C.

Задание 5. Исследовать возможность выдачи команд расширенного набора путем прямой записи в соответствующие S-регистры модема.

Задание 6. Исследовать соответствие состояния модема после выдачи команд расширенного набора и содержания информационных регистров модема.

Вопросы для подготовки к работе

1. Назначение и принцип действия модемов.

2. Команды HAYES основного набора.

3. S-регистры модема.

4. Командный режим работы и режим связи.

5. Режим ANSWER и ORIGINATE

5. Протокол IP

5.1.Определение IP-протокола

Название данного протокола - Internet Protocol - отражает его суть: он должен передавать пакеты между сетями. В каждой очередной сети, лежащей на пути перемещения пакета, протокол IP вызывает средства транспортировки, принятые в этой сети, чтобы с их помощью передать этот пакет на маршрутизатор, ведущий к следующей сети, или непосредственно на узел-получатель.

Протокол IP относится к протоколам без установления соединений. Перед IP не ставится задача надёжной доставки сообщений от отправителя к получателю, он обрабатывает каждый IP-пакет как независимую единицу, не имеющую связи ни с какими другими пакетами. В протоколе IP нет механизмов, обычно применяемых для увеличения достоверности конечных данных: отсутствует квитирование, нет процедуры упорядочивания, повторных передач или других подобных функций. Если во время продвижения пакета произошла какая-либо ошибка, то протокол IP по своей инициативе ничего не предпринимает для её исправления. Все вопросы обеспечения надёжности доставки данных по составной сети в стеке TCP/IP решает протокол ТСР, работающий непосредственно над протоколом IP.

Важной особенностью протокола IР, отличающей его от других сетевых протоколов, является его способность выполнять динамическую фрагментацию пакетов при передаче их между сетями с различными значениями полей данных.

Имеется прямая связь между функциональной сложностью протокола и сложностью заголовка пакетов, которые этот пакет используют. Это объясняется тем, что основные служебные данные, на основании которых протокол выполняет то или иное действие, переносятся между двумя модулями, реализующими этот протокол на разных машинах, именно в полях заголовков пакетов.

5.2. Структура IP-пакета.

IP-пакет состоит из заголовка и поля данных. Заголовок, как правило, имеющий длину 20 байт, имеет следующую структуру рис.

4 бита Номер версии	4 бита Длина заголовка	8 бит Тип сервиса	16 бит Общая длина
PR	D	T	R
16 бит Идентификатор пакета	3 бита Флаги	13 бит Смещение фрагмента
	D	M
8 бит Время жизни	8 бит Протокол верхнего уровня	16 бит Контрольная сумма
32 бита IP-адрес источника
32 бита IP-адрес назначения
Опции и выравнивание

Рис. 1. Структура заголовка IP-пакета.

Поле Номер версии (Version)указывает версию протокола IP, сейчас используется версия IPv4 и готовится переход на версию IРv6.

Поле Длина заголовка (IHL) указывает значение длины заголовка, измеренное в 32-битовых словах. Обычно заголовок имеет длину в 20 байт (пять 32-битовых слов), но при увеличении объёма служебной информации эта длина может быть увеличена за счёт использования дополнительных байт в поле Опции. Наибольший заголовок занимает 60 октетов.

Поле Тип сервиса (Type of Service) занимает один байт и задает приоритетность пакета и вид критерия выбора маршрута. Первые три бита этого поля образуют подполе приоритета пакета (Precedence). Приоритет может иметь значения от самого низкого - 0 (нормальный пакет) до самого высокого - 7 (пакет управляющей информации). Маршрутизаторы и компьютеры принимают во внимание приоритет пакета и обрабатывают более важные пакеты в первую очередь. Поле Тип сервиса содержит также три бита, определяющие критерий выбора маршрута. Реально выбор осуществляется между тремя альтернативами: малой задержкой, высокой достоверностью и высокой пропускной способностью. Установленный бит D (delay) говорит о том, что маршрут должен выбираться для минимизации задержки доставки данного пакета, бит Т - для максимизации пропускной способности, а бит R - для максимизации надёжности доставки. Во многих сетях улучшение одного из этих параметров связано с ухудшением другого, кроме того, обработка каждого из них требует дополнительных вычислительных затрат. Поэтому редко, когда имеет смысл устанавливать одновременно хотя бы два из этих трёх критериев выбора маршрута. Зарезервированные биты имеют нулевое значение.

Поле Общая длина (Total Lenth) означает общую длину пакета с учетом заголовка и поля данных. Максимальная длина пакета ограничена разрядностью поля, определяющего эту величину, и составляетбайт, однако в большинстве хост-компьютеров и сетей столь большие пакеты не используются. При передаче по сетям различного типа длина пакета выбирается с учетом максимальной длины пакета протокола нижнего уровня, несущего IP-пакеты. Если это кадры Ethernet, то выбираются пакеты с максимальной длиной 1500 байт, умещающиеся в поле данных кадра Ethernet. В стандарте предусматривается, что все хосты должны быть готовы принимать пакеты вплоть до 576 байт длиной (приходят ли они целиком или по фрагментам). Хостам рекомендуется пакеты размером более чем 576 байт, только если они уверены, что принимающий хост или промежуточная сеть готовы обслужить пакет такой длины.

Поле Идентификатор пакета (Identification) используется для распознавания пакетов, образовавшихся путём фрагментации исходного пакета. Все фрагменты должны иметь одинаковое значение этого поля.

Поле Флаги (Flags) содержит признаки, связанные с фрагментацией. Установленный бит D (Do not Fragment) запрещает маршрутизатору фрагментировать данный пакет, а установленный бит М (More Fragments) говорит о том, что данный пакет является промежуточным (не конечным) фрагментом. Оставший ся бит зарезервирован.

Поле Смещение фрагмента (Fragment Offset) задаёт смещение в байтах поля данных этого пакета от начала общего поля данных исходного пакета, подвергнутого фрагментации. Используется при сборке и разборке фрагментов пакетов при передачах их между сетями с различными свойствами. Смещение должно быть кратно 8 байт.

Поле Время жизни (Time to Live) означает предельный срок, в течение которого пакет может перемещаться по сети. Время жизни каждого пакета задаётся источником передачи и измеряется в секундах. На маршрутизаторах и в других узлах сети по истечении каждой секунды из текущего времени жизни вычитается единица; единица вычитается и в том случае, когда время задержки меньше секунды. Поскольку современные маршрутизаторы редко обрабатывают пакет дольше, чем за одну секунду, то время жизни можно считать равным максимальному числу узлов, которые разрешено пройти данному пакету до того, как он достигнет места назначения. Если параметр времени жизни станет нулевым до того, как пакет достигнет получателя, этот пакет будет уничтожен. Время жизни можно рассматривать как часовой механизм самоуничтожения. Значение этого поля изменяется при обработке заголовка IP-пакета.

Идентификатор Протокол верхнего уровня (Protocol) занимает один байт и указывает, какому протоколу верхнего принадлежит информация, размещения в поле данных пакета, например, это могут быть сегменты протокола ТСР, дейтаграммы или иные пакеты.

Контрольная сумма (Header Checksum) рассчитывается только по заголовку. Поскольку некоторые поля заголовка изменяют своё значение в процессе передачи пакета по сети, контрольная сумма проверяется и повторно рассчитывается при каждой обработке IP-заголовка. Контрольная сумма - 16 бит - подсчитывается как дополнение к сумме всех 16-битовых слов заголовка. При её вычислении значение самого поля устанавливается в ноль. Если контрольная сумма не верна, то пакет будет отброшен, как только ошибка будет обнаружена.

Поле Опции (IP Options) является необязательным и используется обычно только при отладке сети. Механизм опций предоставляет функции управления, которые необходимы или просто полезны при определённых ситуациях, однако он не нужен при обычных коммуникациях. Это поле состоит из нескольких подполей, каждое из которых может быть одного из восьми типов. В этих подполях можно учитывать точный маршрут прохождения маршрутизаторов, регистрировать проходимые пакетом маршрутизаторы, помещать данные системы безопасности, а также временные отметки. Так как число подполей может быть произвольным, то в конце поля Опции должно быть добавлено несколько байт для выравнивания заголовка пакета по 32-битной границе.

Поле Выравнивание (Padding) используется для того, чтобы убедиться в том, что IP-заголовок заканчивается на 32-битной границе. Выравнивание осуществляется нулями.

5.2. Лабораторная работа № 5.

ПРОТОКОЛ MICROSOFT TCP/IP

Цель: Ознакомиться и изучить протокол TCP/IP.

Протокол TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) в Windows NT 4.0 обеспечивает сетевое взаимодействие компьютеров под управлением Windows NT, и возможность подключения к ним сетевых устройств под управлением других ОС.

Протокол TCP/IP считается наиболее совершенным и распространенным протоколом из всех доступных на сегодняшний день. Все современные ОС поддерживают протокол TCP/IP и все сети используют его для обеспечения передачи большей части своих данных. Этот протокол представляет надежную, ориентированную на соединение службу доставки.

Протокол TCP

Данные протокола TCP передаются сегментами, и соединение должно быть установлено до того, как узлы начнут обмениваться данными. TCP обеспечивает надежность, присваивая номер последовательности каждому передаваемому сегменту. Если сегмент разбивается на мелкие пакеты, то узел-получатель сможет узнать, все ли части получены. Для этого используются подтверждения. Для каждого отправленного сегмента узел-получатель должен вернуть отправителю подтверждение в течение определенного времени.

Если отправитель не получил подтверждения, то данные передаются повторно. Если сегмент поврежден, то узел-получатель отвергает его. Поскольку подтверждение в этом случае не посылается, отправитель передает сегмент еще раз.

Приложения идентифицируют себя на компьютере посредством номера порта протокола. Например, FTP-сервер использует определенный TCP-порт, поэтому другие приложения могут связаться с ним.

Порты могут иметь любой номер от 0 до 65536. Номера портов для приложений клиентов динамически назначаются операционной системой при обработке запроса на обслуживание.

Порты протокола TCP:

Порт протокола TCP указывает место доставки сообщения. Номера портов, меньшие 256, определены как широко используемые. В таблице перечислены некоторые из таких портов.

Номер порта	Описание
21	FTP
23	Telnet
52	Доменная система имен (DNS)
139	Сервис NetBIOS

Установка связи по протоколу TCP.

Инициализация TCP-соединения происходит в три этапа. Ниже перечислены операции, из которых состоит этот процесс.

1.  Узел-отправитель запрашивает соединение, посылая с установленным флагом синхронизации.

2.  Узел-адресат подтверждает получение запроса, отправляя обратно сегмент с:

·  установленным флагом синхронизации;

·  порядковым номером начального байта сегмента, который он может послать, или номером последовательности;

·  подтверждением, включающий порядковый номер следующего сегмента, который он ожидает получить.

3. Запрашивающий узел посылает обратно сегмент с подтверждением номера последовательности и номером своего подтверждения.

 

Для завершения соединения TCP действует аналогично. Это гарантирует, что оба узла закончат передачу и примут все данные.

Структура TCP-пакета.

Все пакеты протокола TCP имеют две части – заголовок и даннные. В таблице представленны поля заголовка TCP-пакета.

Поле	Описание
Source Port (Порт отправителя)	TCP – порт узла-отправителя
Destination Port (Порт получателя)	TCP – порт узла-получателя, определяет конечную точку соединения.
Sequence Number (Порядковый номер)	Номер последовательности пакета. Используетсядля проверки получения всех байт соединения.
Data Length (Длина данных)	Длина TCP-пакета
Flags (флаги)	Это поле описывает содержимое сегмента.
Checksum (Контрольная сумма)	Проверяет поврежден ли заголовок.

Протокол IP.

Протокол IP не ориентирован на соединение, поскольку он не устанавливает сеанс связи, перед тем как начать обмен данными. Протокол ненадежный – он не гарантирует доставку, хотя делает все возможное для доставки пакета. По пути пакет может быть потерян, доставлен в неправильной последовательности, продублирован или задержан.

Протокол IP не требует подтверждения при приеме данных. Отправитель или получатель не информируется при потере пакета или доставке его в неправильной последовательности. Ответственность за подтверждение получения пакетов несут высокоуровневые транспортные протоколы, например TCP.

Маршрутизация(routing) – процесс выбора пути для передачи пакетов. Маршрутизация осуществляется на узле TCP/IP в момент отправки IP-пакетов, а затем – на IP-маршрутизаторе.

Маршрутизатор(router) – это устройство, которое перенаправляет пакеты из одной физической сети в другую. Маршрутизаторы также называют шлюзами (gateways).

Поля IP-пакета приведены в таблице.

Поле	Описание
Source IP-address (IP-адрес отправителя)	Идентифицирует отправителя пакета при помощи IP-адреса
Destination IP-address (IP-адрес получателя)	Идентифицирует получателя пакета при помощи IP-адреса
Protocol (Протокол)	Информирует протокол IP узла-получателя о том, какому протоколу – TCP или UDP его передать.
Checksum (Контрольная сумма)	Используется для проверки целостности пришедшего пакета.
Time to live, или TTL (Время существования)	Определяет, сколько времени пакет находится в сети, перед тем как он будет отвергнут. Предотвращает бесконечное блуждание пакетов по сети. Маршрутизаторы должны уменьшать TTL на количество секунд, проведенных пакетом в маршрутизаторе. TTL уменьшается по меньшей мере на одну секунду каждый раз, когда пакет проходит через маршрутизаторе. По умолчанию в Windows NT 4.0 TTL равно 128 секундам.

Реализация IP на маршрутизаторе.