Билет 45. 1. Характеристика канального и сетевого уровней стека протоколов TCP/IP.

1. Характеристика канального и сетевого уровней стека протоколов TCP/IP.

TCP/IP - аббревиатура термина Transmission Control Protocol/Internet Protocol (Протокол управления передачей/Интернет Протокол) - это согласованный заранее стандарт, служащий для обмена данных между двумя узлами(компьютерами в сети), причём неважно, на какой платформе эти компьютеры и какая между ними сеть. TCP/IP служит как мост, соединяющий все узлы сети воедино, за это он и завоевал свою популярность. TCP/IP зародился в результате исследований, профинансированных ARPA (Advanced Research Project Agency) - специальным отделением правительства США в 1970-х годах. Он был задуман, как общий стандарт, который объединит все сети в единую виртуальную "сеть сетей"(internetwork). Таким образом был создан Интернет, в результате преобразования существующего конгломерата вычислительных сетей, носивших название ARPAnet, с помощью TCP/IP.
Название "TCP/IP" связано с двумя протоколами: TCP и IP. Но TCP/IP - это не только эти два протокола. Это целое семейство протоколов, объединенное под одним началом - IP-протоколом. В это семейство входят протоколы, которые взаимодействуют с протоколом IP и с его помощью строят свои каналы данных. Это сам TCP, а также UDP, ICMP, telnet, SMTP, FTP и многие другие.

Структура стека TCP/IP

Канальный уровень - Уровень сетевых интерфейсов. Идеологическим отличием архитектуры стека TCP/IP от многоуровневой организации других стеков является интерпретация функций самого нижнего уровня - уровня сетевых интерфейсов. Протоколы этого уровня должны обеспечивать интеграцию в составную сеть других сетей, причем задача ставится так: сеть TCP/IP должна иметь средства включения в себя любой другой сети, какую бы внутреннюю технологию передачи данных эта сеть не использовала. Отсюда следует, что этот уровень нельзя определить раз и навсегда. Для каждой технологии, включаемой в составную сеть подсети, должны быть разработаны собственные интерфейсные средства. К таким интерфейсным средствам относится протокол инкапсуляции IP-пакетов межсетевого взаимодействия в кадры локальных технологий.

Уровень сетевых интерфейсов в протоколах TCP/IP не регламентируется, но он поддерживает все популярные стандарты физического и канального уровней: для локальных сетей - это Ethernet, Token Ring, FDDI, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, 100VG-AnyLAN, для глобальных сетей - протоколы соединений "точка-точка" SLIP и PPP, протоколы территориальных сетей с коммутацией пакетов X.25, frame relay. Разработана также специальная спецификация, определяющая использование технологии ATM в качестве транспорта канального уровня.

Сетевой уровень. Стержнем всей архитектуры является уровень межсетевого взаимодействия, или сетевой уровень, который реализует концепцию передачи пакетов в режиме без установления соединений, то есть дейтаграммным способом. Именно этот уровень обеспечивает возможность перемещения пакетов по сети, используя тот маршрут, который в данный момент является наиболее рациональным. Этот уровень также называют уровнем internet, указывая, тем самым, на основную его функцию - передачу данных через составную сеть.

Основным протоколом уровня (в терминологии модели OSI) в стеке TCP/IP является протокол IP. Этот протокол изначально проектировался как протокол передачи пакетов в составных сетях, состоящих из большого количества локальных сетей, объединенных как локальными, так глобальными связями. Поэтому протокол IP хорошо работает в сетях со множеством топологий, рационально используя наличие в них подсистем и экономно расходуя пропускную способность низкоскоростных линий связи. Так как протокол IP является дейтаграммным протоколом, он не гарантирует доставку пакетов до узла назначения, но старается это сделать.

К уровню межсетевого взаимодействия относятся все протоколы, связанные с состоянием и модификацией таблиц маршрутизации, такие как протоколы сбора маршрутной информации RIP и OSPF, а также протокол межсетевых управляющих сообщений ICMP. Последний протокол предназначен для обмена информацией об ошибках между маршрутизаторами сети и удаленным источником пакета. С помощью специальных пакетов ICMP сообщает о невозможности доставки пакета, о превышении времени жизни или продолжительности сборки пакета из фрагментов, об аномальных величинах параметров, об изменении маршрута пересылки и типа обслуживания, о состоянии системы и т. п.

2. Численное решение задачи Коши для обыкновенных дифференциальных уравнений. Метод Эйлера. Одношаговые и многошаговые методы.

Обыкновенным дифференциальным уравнением называются такие уравнения, которые содержат хотя бы одну или несколько производных от искомой функции. Y = y(x)

Т.е. связывают независимые переменные x с искомой функцией y и ее производными y’(x), y’’(x) и т.д.

Наивысший порядок производной в уравнении называют порядок уравнения. Эти уравнении записываются в следующем виде:

F(x, y, y’,y’’, …, y⁽ⁿ⁾) = 0, где x – независимая переменная, y – искомая функция

Если удается выразить старшую производную в явном виде, то уравнение принимает следующий вид: y⁽ⁿ⁾(x) = F(x, y, y’,y’’, …, y^(n-1)), такой вид называется уравнением, разрешенным относительно старшей производной. Решением уравнения обыкновенного дифференциального уравнения n-ого порядка содержитn производных постоянных c₁, c₂, …, c_n.

Конкретный набор, которых задает частное решение, этого уравнения, которое можно записывать в виде формулы:

φ = φ(x, c₁, c₂, …, c_n ). Произвольные параметры геометрической интерпретации общего решения обыкновенных дифференциальных уравнений (ОДУ) 1-ого порядка представляют собой бесконечное семейство интегральных кривых с параметрами c₁, c₂, …, c_n.

Частному решению соответствует 1 интегральная кривая из этого семейства.

y=y(x, a) или (-∞; +∞) - геометрическая интерполяция

Через каждую току из области решения проходит 1 интегральная кривая. Это следует из теоремы Коши.

Теорема Коши

Если правая часть f(x, y) для уравнения y’=f(x,y) и ее частная производная

определена и непрерывна в некоторой области G изменение переменных x, y, то для всякой внутренней точки из этой области (x0, y0) данное уравнение имеет единственное решение при x = x0 и y = y0. Для уравнений высшего порядка геометрическая интерполяция будет более сложной.

Различные постановки задачи Коши