TCP/IP Архитектура, протоколы, реализация (включая IP версии 6 и IP Security) - Сидни Фейт

Рис. 6.16. Маршрутизатор со средствами защиты

Например, внутренним пользователям можно разрешить посылку и прием сообщений электронной почты и доступ к внешним серверам WWW, а внешним пользователям — только к небольшому подмножеству серверов сайта.

Дополнительная защита обеспечивается интеллектуальным фильтрующим хостом со средствами защиты. В некоторых реализациях внутренние пользователи должны соединится со средством защиты и аутентифицировать себя для соединения с внешним миром. Пользователям могут индивидуально присваиваться привилегии. Весь трафик из внешнего мира будет фильтроваться средством защиты хоста и может анализироваться по определенным критериям.

Некоторые хосты со средствами защиты работают как прокси. Когда внутренний пользователь запрашивает информацию из внешнего мира, производится соединение с прокси, который и получает эту информацию, а затем передает ее внутреннему пользователю.

Для большей защиты сайты можно установить в режим "демилитаризованной зоны" локальной сети, разместив хосты защиты и все внутренне доступные прикладные серверы в локальной сети, защищенной фильтрующим маршрутизатором. На рис. 6.17 показана такая зона локальной сети, используемая для защиты от внешнего вторжения.

Рис. 6.17. Защита сайта с помощью демилитаризованной зоны

Применение защитного прокси позволяет присваивать компьютерам сайта личные IP-адреса (не известные внешним пользователям, которым доступен только адрес прокси или средства защиты. — Прим. пер.). В этом случае только для систем из демилитаризованной зоны локальной сети потребуются уникальные общедоступные адреса.

6.20 Замечания о производительности IP

Производительность интернета зависит от количества доступных ресурсов на хостах и маршрутизаторах и от эффективности их использования. К таким ресурсам относятся:

■ Полоса пропускания пересылки информации

■ Объем буферной памяти

■ Скорость работы центрального процессора (ЦП)

Совершенных механизмов работы протоколов не существует. Разработка протоколов требует компромисса между широтой возможностей и эффективностью.

6.20.1 Полоса пропускания

IP эффективно использует полосу пропускания. Датаграммы помещаются в очередь для пересылки в точку следующего попадания, как только станет доступна полоса пропускания (bandwidth; по традиции мы будем использовать термин "полоса пропускания", хотя больший смысл имеет термин "доля производительности сети". — Прим. пер.). В результате удается избежать потерь от резервирования полосы пропускания для конкретного трафика или ожидания подтверждения пересылки.

Более того, существуют новые протоколы маршрутизации IP с большими возможностями: они могут распараллеливать трафик по нескольким путям и динамически выбирать маршрутизаторы, чтобы исключить перегрузки на отдельных участках пути следования датаграмм. Применение таких протоколов позволяет улучшить использование доступных ресурсов для пересылки информации.

Однако появляется небольшая перегрузка из-за управляющих сообщений, единственным источником которых становится протокол ICMP.

В результате проявляются и некоторые негативные свойства. Когда трафик направляется из высокоскоростной локальной сети в линию "точка-точка" с малой полосой пропускания, датаграммы начинают скапливаться в очереди маршрутизатора. Увеличивается время доставки от источника к точке назначения, и некоторые датаграммы отбрасываются. В этом случае требуется повторная пересылка датаграмм, еще более увеличивающая нагрузку на сеть и уменьшающая ее пропускную способность.

Отметим также, что при перегрузке сети, доставка датаграмм замедляется и становится менее надежной. Однако некоторые очень эффективные алгоритмы позволяют TCP немедленно реагировать на перегрузки посредством сокращения объема пересылаемых данных и снижения уровня ретрансляции.

Эти алгоритмы оказывают существенное влияние на производительность сети и поэтому стали неотъемлемой частью стандарта TCP (см. главу 10).

Производители маршрутизаторов энергично создают все более совершенные устройства, позволяющие обрабатывать десятки тысяч датаграмм в секунду. Для получения высокой производительности следует также внимательно отнестись к конфигурированию сети, чтобы предполагаемое максимальное использование памяти составляло примерно 50% от общего объема буферной памяти.

6.20.2 Использование буфера

Протокол IP, производящий пересылку датаграммы, несет ответственность за ее доставку. Для тех случаев, когда датаграмма по тем или иным причинам не попала в точку назначения, предусмотрен буфер датаграмм, позволяющий произвести операцию пересылки снова. В свою очередь, IP хоста назначения должен выделить некоторое буферное пространство для сборки фрагментированных датаграмм.

6.20.3 Ресурсы центрального процессора

Обработка датаграмм не приводит к большой загрузке центрального процессора (ЦП). Анализ заголовка достаточно прост. Не требуется сложного программного обеспечения для обслуживания тайм-аутов и повторной трансляции.

Вследствие динамических изменений и отсутствия соединений протокол IP требует обработки информации о маршрутизации на каждой системе попадания. Однако это реализуется простым просмотром таблицы, что выполняется достаточно быстро даже при большом размере таблиц.

Выполняемый маршрутизаторами анализ безопасности замедляет обработку, особенно при длинном списке условий для проверки каждой датаграммы.

6.21 Дополнительные сведения о многоадресных рассылках

Существует класс IP-адресов, используемых в многоадресных рассылках (см. главу 5), позволяющий маршрутизировать датаграмму от источника к группе систем, заданной одним из адресов класса D. Технологии и протоколы поддержки многоадресных рассылок в приложениях (например, в конференциях) существенно улучшились и расширили свои возможности за последние несколько лет.

В этом разделе мы кратко рассмотрим некоторые из используемых в настоящее время реализаций многоадресных рассылок. Но сначала приведем следующие факты:

■ Отправитель многоадресной рассылки может не являться членом группы этой рассылки.

■ Некоторые адреса для многоадресной рассылки стандартизированы и неизменны. Они зарегистрированы в IANA и опубликованы в RFC Assigned Numbers.

■ Временные адреса многоадресной рассылки выбираются некоторым текущим процессом администрирования — их уникальность не гарантируется.

■ Адрес многоадресной рассылки "все хосты" — 224.0.0.1 — уникален. Датаграммы, посланные группе всех хостов, никогда не могут покинуть локальную подсеть.

■ Протокол IGMP обеспечивает механизм для разрешения многоадресным маршрутизаторам определять принадлежность хостов к группе многоадресной рассылки. IGMP рассматривается как составная часть IP. Сообщения IGMP переносятся датаграммами IP со значением 2 в поле протокола.

■ Многоадресный маршрутизатор — это любая система, выполняющая специальное программное обеспечение многоадресной маршрутизации, которое может выполняться на обычных маршрутизаторах или хостах, сконфигурированных для выполнения многоадресной рассылки.

Рассмотрим сценарий работы многоадресного хоста:

■ Хост, который хочет подключиться к группе и получать многоадресные рассылки, начинает прослушивать адрес многоадресной рассылки для всех хостов (224.0.0.1).

■ Если хост хочет подключиться к конкретной группе, он должен сообщить об этом всем многоадресным маршрутизаторам по локальной связи. Для этого он отправляет сообщение-отчет IGMP по адресу нужной группы многоадресной рассылки. Поле TTL такого сообщения установлено в 1, и сообщение не может покинуть локальную подсеть.

■ Затем хост начинает прослушивать датаграммы, посланные по адресу многоадресной рассылки.

■ Кроме того, хост реагирует на периодические запросы от локальных маршрутизаторов и отвечает соответствующим отчетом.

■ Для выхода из группы хост просто прекращает прослушивание на адрес этой группы и перестает направлять отчеты в группу.

Рассмотренные действия хоста слишком прямолинейны. Маршрутизация должна быть несколько сложнее и поэтому находится в стадии совершенствования. Рассмотрим действия в маршрутизаторе:

■ Многоадресный маршрутизатор прослушивает все интерфейсы для получения отчетов от хостов. Для каждого из его интерфейсов создается список всех многоадресных групп, имеющих не менее одного активного члена в подсети, доступ к которой выполняется через данный маршрутизатор.