Как называются пакеты которые были отправлены на этот компьютер

Обновлено: 04.07.2024

Назначение любой сети – обмен данными (информацией) между компьютерами.

Данные обычно содержатся в больших по размерам файлах (блоках). Однако сети не будут нормально работать, если компьютер посылает этот блок данных целиком. Существуют две причины, замедляющие работу сети при передаче по кабелю больших блоков данных.

Во-первых, такой блок, посылаемый одним компьютером, заполняет кабель и «связывает» работу всей сети, т.е. препятствует взаимодействию остальных сетевых компонентов до окончания передачи.

Во-вторых, возникновение ошибок при передаче крупных блоков приведет к повторной передаче всего блока. А если поврежден небольшой блок данных, то требуется повторная передача именно этого небольшого блока, что значительно экономит время.

Разбиение данных на небольшие управляемые блоки позволяет ускорить передачу и обеспечить практически одновременную передачу информации несколькими компьютерами. При этом компьютеры не тратят время на ожидание.

Эти небольшие блоки называются пакетами (кадрами). Пакет – основная единица информации в компьютерных сетях.

При разбиении данных на пакеты скорость их передачи возрастает настолько, что каждый компьютер в сети получает возможность принимать и передавать данные практически одновременно с остальными компьютерами.

Разбиение данных на пакеты осуществляет компьютер-отправитель (источник). На компьютере-получателе пакеты накапливаются и выстраиваются в должном порядке для восстановления исходного вида данных.

Пакеты могут содержать несколько типов данных:

- определенные виды данных и команд, управляющих компьютером (например, запросы к службам);

- коды управления сеансом (например, запрос на повторную передачу для исправления ошибки).

При разбиении данных на пакеты сетевая операционная система добавляет к каждому пакету специальную управляющую информацию. Она обеспечивает:

- передачу исходных данных небольшими блоками;

- сбор данных при получении в исходном порядке;

- проверку данных после сборки на наличие ошибок.

Структура пакета. Любой пакет состоит из 3-х обязательных компонентов:

Заголовок.Заголовок содержит:

- адрес источника, идентифицирующий компьютер – отправитель;

- адрес место назначения, идентифицирующий компьютер получатель;

- инструкции сетевым компонентам о дальнейшем маршруте данных;

- информацию компьютеру-получателю о том, как объединить передаваемый пакет с остальными, чтобы получить данные в исходном виде.

Данные.Эту часть пакета составляет информация, которую необходимо передавать. В зависимости от типа сети её размер составляет от 512 байтов до 4(Кб).

Так как обычно размер исходных данных гораздо больше 4 Кб, для помещения в пакет их необходимо разбивать на мелкие блоки. При передаче объемного файла может потребоваться много пакетов.

Трейлер.Трейлер содержит информацию для проверки ошибок, обеспечивающую корректность передачи. Эта информация носит название циклический избыточный код (CRC). Это число, получаемое в результате математических преобразований над пакетом с исходной информацией. Когда пакет достигает место назначения, эти преобразования повторяются. Если результат совпадает с CRC, – пакет принят без ошибок. В противном случае необходимо повторить передачу пакета, поскольку при передаче данные изменились.

Пакет - единица информации, передаваемой по компьютерной сети.

заголовок - часть пакета, содержащий следующую информацию:

данные - это часть пакета, содержащая собственно передаваемые данные;

трейлер (или концевик) - это часть пакета, содержащая информацию для проверки ошибок при приеме пакета.

Назначение пакетов

Данные обычно содержатся в больших по размерам файлах. Однако сети не будут нормально работать, если компьютер посылает этот блок данных целиком. Существует две причины, замедляющие работу сети при передаче по кабелю больших блоков данных.

Во-первых, такой блок, посылаемый одним компьютером, заполняет кабель и "связывает" работу всей сети, т.е. препятствует взаимодействию остальных сетевых компонентов.

Во-вторых, возникновение ошибок при передаче крупных блоков приводит к повторной передаче всего блока. А если поврежден небольшой блок данных, то требуется повторная передача именно этого небольшого блока, что значительно экономит время.

Чтобы быстро и легко, не тратя времени на ожидания, передавать по сети данные, надо разбить их на небольшие управляемые блоки. Эти блоки называются пакетами или кадрами. Хотя термины "пакет" и "кадр" синонимичны, полными синонимами они все-таки не являются. Существуют различия между этими терминами в компьютерных сетях некоторых типов.

Пакет - основная единица информации в компьютерных сетях. При разбиении данных на пакеты скорость их передачи возрастает настолько, что каждый компьютер в сети получает возможность принимать и передавать данные практически одновременно с остальными компьютерами. На целевом компьютере (компьютере-получателе) пакеты накапливаются и выстраиваются в должном порядке для восстановления исходного вида данных.

передачу исходных данных небольшими блоками;

сбор данных в надлежащем порядке (при их получении);

проверку данных на наличие ошибок (после сборки).

Структура пакета

Пакеты могут содержать несколько типов данных:

определенные виды данных и команд, управляющих компьютером (например, запросы к службам);

коды управления сеансом (например, запрос на повторную передачу для исправления ошибки).

Основные компоненты

Некоторые компоненты являются обязательными для всех типов пакетов:

адрес источника (source), идентифицирующий компьютер-отправитель;

адрес местоназначения (destination), идентифицирующий компьютер-получатель;

инструкции сетевым компонентам о дальнейшем маршруте данных;

информация компьютеру-получателю о том, как объединить передаваемый пакет с остальными, чтобы получить данные в исходном виде;

информация для проверки ошибок, обеспечивающая корректность передачи.

Компоненты пакета группируются в три раздела: заголовок, данные и трейлер.

Чаще пользователей интересуют сотовые сети. Второе поколение 2G существенно ускорило пакетную передачу данных. Ключом явилось использование технологии GPRS. Последующие стандарты, включая поколения 5G, считают исключительно надстройками. Сети предпочитают работать со структурированной информацией, добиваясь весомых преимуществ: повышение скорости, возможность коррекции ошибок, оптимизация логистики, постдоставка. Современный интернет – услуга сугубо пакетированная.

Пакет

Пакет – определённым образом сформированный объем данных, передаваемых сетью.

Почему использование упорядоченной структуры позволяет ускорить отправку? Информация будет передаваться небольшими порциями. Вместо частотной, временной коммутации каналов начинают применять пакетную. Аппаратура располагает большими возможностями автоматизации, оптимизации распределения ресурсов меж абонентами. Становится доступным назначить каждому устройству скорость, реализуя заявленные операторами тарифные планы.

Простейшее определение даёт журнал Наука и жизнь (№11, 2000):

Сервер нарезает сформированную информацию порциями оговорённой длины. Снабжает посылки заголовком. Порция называется пакетом.

Направление в сети интернете выбирает IP-маршрутизатор. Мобильной связью заведуют базовые вышки. Сменяющиеся поколения пакетной передачи заставляют провайдеров модернизировать оборудование. Относиться легкомысленно нельзя – клиенты заклюют. Так Билайн, имевший подавляющее преимущество, отдал ветку первенства МТС. Мегафон идёт вдогонку. Сегодня выигрывает правильно избравший дорогу.

Структура

Преамбулу, формат определяет протокол. Последовательный порт RS-232 предусматривает наличие стартовых битов. Заголовок иногда содержит адрес абонента, обязательно присутствует полезная информация, опционально – контрольная. Длина пакета (MTU), измеряемая байтами, строго фиксирована. Меж посылками соблюдают интервал молчания. Антонимом называют непрерывную передачу информации последовательностью битов.

Структура слоёв OSI:

Второй (канальный, связи данных) – кадр.
Третий (данных) – пакет.
Четвёртый (транспортный) – датаграмма.

Заголовок – эквивалент конверта.
Полезная информация – листок бумаги внутри.

Заголовок IP-пакета содержит следующие набор сведений:

Версия (IPv4, IPv6) – 4 бита.
Длина заголовка – 4 бита.
Приоритет (QoS) – 8 бит.
Длина пакета – 16 бит.
Слот идентификации группы – 16 бит.
3 бита фрагментации:
Всегда нуль.
Допустимость разбиения на части.
Наличие иных частей текущего пакета, идущих следом.

Адрес

Сетевые пакеты снабжены двумя адресами:

Выявление/коррекция ошибок

Поддерживается различными слоями протокола. Распространённые методики контроля:

Контрольная сумма.
Бит чётности.
Циклический код избыточности.

Иногда возможна модификация битых пакетов промежуточными звеньями передачи.

Счётчик прыжков

Встретив ошибку сети, пакет должен перестать бесцельно грузить сеть. Посланию назначают время жизни. Величина снижается каждой промежуточной точкой. Увидев нулевое время жизни, устройства уничтожают информацию. Сети Ethernet, лишённые возможности контролировать процесс аннулирования, подвергаются широковещательным штормам. Часть вызвана намеренной атакой хакеров.

Длина

Иногда размер указывают прямо, отдельные сети эксплуатируют принцип временного деления канала.

Приоритет

QoS стал притчей во языцех, отнимая 20% полосы пропускания сети, используемой для передачи приоритетных пакетов «срочно».

Полезная нагрузка

Примеры

Структурированные данные помогли увеличить производительность отдельных областей науки/техники.

Пакетный поток MPEG

Спецификация пакетированной передачи (PES) определена стандартом MPEG-2. Любопытный нюанс: использующие технологию программы ПК выполняют аналогичную работу, минуя сеть.

Заголовок

Старт-код:
- Префикс длиной 3 байта – шестнадцатеричная единица.
- Идентификатор потока длиной 1 байт – аудио, видео…
Длина пакета – 2 байта. Может быть нулевой, неопределённой для потоков видео.
Опциональный заголовок PES переменной длины.
Длина битов начинки.
Передаваемые данные.

Опциональный заголовок

Маркерные биты – 0х02.
Контроль шифрования. 0 – отсутствие скремблирования.
Приоритет – 1 бит.
Индикатор выравнивания – 1 бит. 1 – после заголовка непосредственно идёт информация.
Авторское право – 1 бит. 1 – защищённое произведение.
Оригинальность копии – 1 бит. 1 – содержит оригинал.
Индикатор PTS DTS – 2 бита. 11 – оба, 10 – PTS.
Флаг ESCR – 1 бит.
Флаг скорости ES – 1 бит.
Флаг режима DSM – 1 бит.
Флаг дополнительной копии информации – 1 бит.
Флаг CRC – 1 бит.
Флаг расширения – 1 бит.
Длина заголовка PES – 8 бит. Протяжённость оставшегося сегмента, имеющего переменную длину.
Опциональные поля.
Биты начинки – 0хff.

Технология призвана ускорить сети второго поколения сотовой связи. Пакетную передачу считают европейским ответом развитию концепции цифровой передачи CDPD (начало 90-х) и режиму i-mode. Основу GPRS составил разработанный ранее (1991-1993) стандарт CELLPAC. Пакетную передачу внедрили в 2000 году, окончив эпоху второго поколения сотовых сетей, создав пристройки:

Стандарт предполагает передачу IP-пакетов, реализуя туннельный протокол.

Функции

СМС.
ММС.
Мессенджеры.
P2P.
P2M.
Интернет.

Туннельный протокол

GTP-C (control). Функционирует сугубо внутри ядра сети. Управляет активацией, деактивацией, обновлением сессии, предоставляет QoS-приоритет. Создаёт, удаляет контекст PDP, определяет достижимость адресата.
GTP-U (user). Заведует переносом пакетов IPv4, IPv6, PPP меж ядрами сетей и средствами беспроводной связи.
GTP` (первичный). Управляет связью разрозненных частей сети.

Заголовок идентичен TCP/UDP. Пример версии 1:

Туннель позволяет менять абоненту местоположение, заведуя непрерывной передачей информации.

Туннель наводится меж узлами – точками, поддерживающими GPRS. Каждая снабжена входным Gn-интерфейсом. Имеются 2 глобальные разновидности:

Точка доступа

Имеет несколько определений:

IP-сеть подключения.
Набор настроек, описывающих соединение.
Соответствующая опция телефонного аппарата.

После формирования телефоном PDP-пакета выбирается APN (имя точки доступа). Настройки вводят вручную, либо заказывают автоматические. Точка доступа заведует отправкой адресов ДНС-серверу, получением адреса IP ресурса. Затем начинается передача контента:

PDP-контекст

Контекст пакетированного протокола данных (IP, X.25, FrameRelay) – структура, передаваемая участникам связи. Содержит информацию о сессии абонента. Мобильный телефон, запрашивающий информацию, формирует структуру, направляя ближайшему звену цепи:

IP-адрес абонента.
IMSI.
Туннельная точка врат.
Туннельная точка службы.

Опорные точки и интерфейсы

Некоторые экземпляры рассматриваемых структур упоминались выше. Интерфейсы:

Ga – помогает передать запись деталей вызова.
Gb – интерфейс подключения службы к базовой станции.
Iu – врата меж контроллером беспроводной сети и службами.
Gc – интерфейс получения вратами детальной информации, описывающей базовую станцию.
Gd – соединяет SMS врата со службами.
Ge – интерфейс служба-точка контроля сервиса.
Gf – интерфейс служба-реестр идентификаторов оборудования.
Gi – интерфейс врата-публичная сеть (иногда интернет).
Gmb – интерфейс врата-центр службы вещания.
Gn – интерфейс общения служб.
Gp – интерфейс служба-внешние врата.
Gr – интерфейс служба-базовая сеть.
Gs – интерфейс служба-реестр базовой сети.
Gx – интерфейс онлайн политики врата-функция правил оплаты.
Gy – интерфейс врата-система онлайн оплаты.
Gz – интерфейс оффлайн оплаты врата-система GTP`.
Lg – интерфейс служба-центра базирования мобильных врат.
S6d – интерфейс служба-сервер домашних абонентов.
S3 – интерфейс служба-объект управления мобильностью.

GPRS расширял функционал GSM, HSPA выполняет аналогичную роль касательно UMTS. Различаются два подвида:

Нисходящая ветвь (загрузка информации станцией) – 14 Мбит/с.
Восходящая ветвь (приём информации станцией) – 5,76 Мбит/с.

Потоки разнесены ввиду разных техник, скоростей. Протоколы пакетной передачи удваивают скорости оригинального стандарта.

HSDPA

Усовершенствованный вариант протокола третьего поколения. Чаще называют 3G+, 3.5 G, Turbo G. Представлен пятым релизом 3GPP. Седьмой выпуск ввёл понятие HSPA+, предоставляющий преимущества благодаря:

Модуляции 64QAM.
Множественное кодирование MIMO.
Двуячеячные операции HSDPA (два канала шириной 5 МГц).

Наконец, релиз 11 достиг планки 337,5 Мбит/с.

HSUPA

Добавляет новый транспортный канал. Последовали улучшения, дублирующие HSDPA:

Мультикодированная передача.
Сокращение время отклика (TTI).
Новое управление избыточностью, ускоряющее коррекцию ошибок.

Пакетная передача дополнена принципом гарантированного запроса. Оболочка выбирает количество абонентов, устанавливает время связи. Разрешается передача данных без авторизации, используется VoIP. Скорость устанавливается по факту соединения. Контролируемый оболочкой звонок получается заданные характеристики.

Структура и размеры пакета в каждой сети жестко определены стандартом на данную сеть и связаны, прежде всего, с аппаратными особенностями данной сети, выбранной топологией и типом среды передачи информации. Кроме того, эти параметры зависят от используемого протокола (порядка обмена информацией).

Но существуют некоторые общие принципы формирования структуры пакета , которые учитывают характерные особенности обмена информацией по любым локальным сетям.

Чаще всего пакет содержит в себе следующие основные поля или части ( рис. 4.3):

Стартовая комбинация битов или преамбула, которая обеспечивает предварительную настройку аппаратуры адаптера или другого сетевого устройства на прием и обработку пакета . Это поле может полностью отсутствовать или же сводиться к единственному стартовому биту.
Сетевой адрес (идентификатор) принимающего абонента, то есть индивидуальный или групповой номер, присвоенный каждому принимающему абоненту в сети. Этот адрес позволяет приемнику распознать пакет , адресованный ему лично, группе, в которую он входит, или всем абонентам сети одновременно (при широком вещании).
Сетевой адрес (идентификатор) передающего абонента, то есть индивидуальный номер, присвоенный каждому передающему абоненту. Этот адрес информирует принимающего абонента, откуда пришел данный пакет . Включение в пакет адреса передатчика необходимо в том случае, когда одному приемнику могут попеременно приходить пакеты от разных передатчиков.
Служебная информация, которая может указывать на тип пакета , его номер, размер, формат, маршрут его доставки, на то, что с ним надо делать приемнику и т.д.
Данные ( поле данных) – это та информация, ради передачи которой используется пакет . В отличие от всех остальных полей пакета поле данных имеет переменную длину, которая, собственно, и определяет полную длину пакета . Существуют специальные управляющие пакеты , которые не имеют поля данных. Их можно рассматривать как сетевые команды. Пакеты , включающие поле данных, называются информационными пакетами . Управляющие пакеты могут выполнять функцию начала и конца сеанса связи, подтверждения приема информационного пакета , запроса информационного пакета и т.д.
Контрольная сумма пакета – это числовой код, формируемый передатчиком по определенным правилам и содержащий в свернутом виде информацию обо всем пакете . Приемник, повторяя вычисления, сделанные передатчиком, с принятым пакетом , сравнивает их результат с контрольной суммой и делает вывод о правильности или ошибочности передачи пакета . Если пакет ошибочен, то приемник запрашивает его повторную передачу. Обычно используется циклическая контрольная сумма ( CRC ). Подробнее об этом рассказано в главе 7.
Стоповая комбинация служит для информирования аппаратуры принимающего абонента об окончании пакета , обеспечивает выход аппаратуры приемника из состояния приема. Это поле может отсутствовать, если используется самосинхронизирующийся код , позволяющий определять момент окончания передачи пакета .

Нередко в структуре пакета выделяют всего три поля :

Начальное управляющее поле пакета (или заголовок пакета ), то есть поле , включающее в себя стартовую комбинацию, сетевые адреса приемника и передатчика, а также служебную информацию.
Поле данных пакета .
Конечное управляющее поле пакета (заключение, трейлер), куда входят контрольная сумма и стоповая комбинация, а также, возможно, служебная информация.

Как уже упоминалось, помимо термина "пакет" (packet) в литературе также нередко встречается термин "кадр" (frame) . Иногда под этими терминами имеется в виду одно и то же. Но иногда подразумевается, что кадр и пакет различаются. Причем единства в объяснении этих различий не наблюдается.

В некоторых источниках утверждается, что кадр вложен в пакет . В этом случае все перечисленные поля пакета кроме преамбулы и стоповой комбинации относятся к кадру ( рис. 4.4). Например, в описаниях сети Ethernet говорится, что в конце преамбулы передается признак начала кадра .

В других, напротив, поддерживается мнение о том, что пакет вложен в кадр . И тогда под пакетом подразумевается только информация , содержащаяся в кадре , который передается по сети и снабжен служебными полями .

Во избежание путаницы, в данном курсе термин "пакет" будет использоваться как более понятный и универсальный.

В процессе сеанса обмена информацией по сети между передающим и принимающим абонентами происходит обмен информационными и управляющими пакетами по установленным правилам, называемым протоколом обмена. Это позволяет обеспечить надежную передачу информации при любой интенсивности обмена по сети.

Пример простейшего протокола показан на рис. 4.5.

Рис. 4.5. Пример обмена пакетами при сеансе связи

Сеанс обмена начинается с запроса передатчиком готовности приемника принять данные. Для этого используется управляющий пакет " Запрос ". Если приемник не готов, он отказывается от сеанса специальным управляющим пакетом . В случае, когда приемник готов, он посылает в ответ управляющий пакет "Готовность". Затем начинается собственно передача данных . При этом на каждый полученный информационный пакет приемник отвечает управляющим пакетом "Подтверждение". В случае, когда пакет данных передан с ошибками, в ответ на него приемник запрашивает повторную передачу. Заканчивается сеанс управляющим пакетом "Конец", которым передатчик сообщает о разрыве связи. Существует множество стандартных протоколов , которые используют как передачу с подтверждением (с гарантированной доставкой пакета ), так и передачу без подтверждения (без гарантии доставки пакета ). Подробнее о протоколах обмена будет рассказано в следующей главе.

При реальном обмене по сети применяются многоуровневые протоколы, каждый из уровней которых предполагает свою структуру пакета (адресацию, управляющую информацию, формат данных и т.д.). Ведь протоколы высоких уровней имеют дело с такими понятиями, как файл-сервер или приложение, запрашивающее данные у другого приложения, и вполне могут не иметь представления ни о типе аппаратуры сети, ни о методе управления обменом . Все пакеты более высоких уровней последовательно вкладываются в передаваемый пакет , точнее, в поле данных передаваемого пакета ( рис. 4.6). Этот процесс последовательной упаковки данных для передачи называется также инкапсуляцией пакетов .

Рис. 4.6. Многоуровневая система вложения пакетов

Каждый следующий вкладываемый пакет может содержать собственную служебную информацию, располагающуюся как до данных (заголовок), так и после них (трейлер), причем ее назначение может быть различным. Безусловно, доля вспомогательной информации в пакетах при этом возрастает с каждым следующим уровнем, что снижает эффективную скорость передачи данных. Для увеличения этой скорости предпочтительнее, чтобы протоколы обмена были проще, и уровней этих протоколов было меньше. Иначе никакая скорость передачи битов не поможет, и быстрая сеть может передавать файл дольше, чем медленная сеть , которая пользуется более простым протоколом.

Обратный процесс последовательной распаковки данных приемником называется декапсуляцией пакетов .

Пакет также известен как датаграмма. Он состоит из контрольной информации и данных пользователя. С помощью этой контрольной информации, он помогает предоставить данные для доставки полезной нагрузки. Как правило, эта контрольная информация содержится в заголовках пакетов и трейлерах. Модуль данных маршрутизируется между пунктом отправления и пунктом назначения через Интернет или даже к любой другой сети с пакетной коммутацией. [1] Это контейнер или ящик, который передает данные по TCP или IP-сети и внутренним сетям.

Пакет также рассматривается как наиболее фундаментальный логический арбитраж данных, передаваемых по защищенной сети. Кроме того, он представляет собой наименьший объем данных, который может проходить через систему за один раз. Пакет TCP или IP-сети содержит несколько частей информации, которая включает в себя данные, которые он несет, источник назначения IP-адресов, и любые другие ограничения, которые необходимы для качества обслуживания и обработки пакетов. [2]

Cодержание

Функциональность

Когда узел в определенной сети отправляет данные через Интернет, он передает кадр пакетной передачи данных через коммутатор до того, как достигнет маршрутизатора. После просмотра IP-адресов получателя маршрутизатор инкапсулирует данные и направляет их к получателю. Данные, которые будут инкапсулированы в пакет, который будет передаваться по сети. Пакеты содержат два разных типа информации для достижения цели полностью и правильно. Это контрольная информация и информация, которую он будет носить с собой. Управляющая информация имеет адреса назначения источника, формат секвенирования, обнаружение ошибок и механизмы исправления, все это помогает обеспечить оптимальную доставку данных. Обычно он расположен в заголовке и трейлере, который инкапсулирует данные пользователя между ними.

Структура пакета

Пакеты различаются в зависимости от структуры и функциональности в зависимости от протоколов, которые будут их реализовывать. Часть коммутации пакетов пропускает пакеты в интернет, и каждый из них находит свой путь к месту назначения более эффективным для отправки пакетов. [5] Этот механизм использует базовую структуру Интернета бесплатно, что считается основной причиной того, что VoIP-вызовы и интернет-вызовы являются наиболее бесплатными или очень дешевыми. Суть в том, что данные передаются в пакетах по цифровым сетям, и все данные, которые мы потребляем, будь то текст, аудио, изображения или видео, разбиваются на пакеты, которые собираются в наших устройствах или компьютерах. По этой причине в некоторых случаях, когда картинка загружается при длительном соединении, кусочки появляются один за другим.

Если какой-либо файл отправляется из одного места в другое в интернете, TCP разделит данные на куски эффективного размера для маршрутизации. Эта схема пакетной коммутации является одним из наиболее эффективных способов обработки передачи данных по беспроводной сети, такой как Интернет.

Компоненты

Заголовок - содержит инструкции о данных, которые будут переноситься пакетом. - также известна как тело или данные пакета. Это считается фактическими данными, которые пакет будет доставлять в пункт назначения.
Прицеп - иногда его называют нижним колонтитулом, он обычно содержит пару бит, которые скажут принимающему устройству, что он уже достиг конца пакета.

История

Дональд Дэвис впервые придумал термин "пакет" в 1965 году. Он используется для описания сегмента данных, который передается с одного компьютера или устройства на другой по сети. [6] Он используется, потому что разделяет данные на фрагменты, что помогает более эффективно использовать информацию и предотвращает привязку сетевых ресурсов к одному, большему файлу.

Читайте также: