Алгоритм динамического назначения адресов

Администратор управляет процессом конфигурирования сети, определяя два основных конфигурационных параметра DHCP-сервера: пул адресов, доступных распределению, и строк аренды. Срок аренды диктует, как долго компьютер может использовать назначенный IP-адрес, перед тем как снова запросить его от DHCP-сервера. Срок аренды зависит от режима работы пользователей сети. Если это небольшая сеть учебного заведения, куда со своими компьютерами приходят многочисленные студенты для выполнения лабораторных работ, то срок аренды может быть равен длительности лабораторной работы. Если же это корпоративная сеть, в которой сотрудники предприятия работают на регулярной основе, то срок аренды может быть достаточно длительным - несколько дней или даже недель.

DHCP-сервер должен находиться в одной подсети с клиентами, учитывая, что клиенты посылают ему широковещательные запросы (рис.15.10). Для снижения риска выхода сети из строя из-за отказа DHCP-сервера в сети иногда ставят резервный DHCP-сервер (такой вариант соответствует сети1).

       Иногда наблюдается и обратная картина: в сети не ни одного DHCP-сервера. В этом случае его подменяет связной DHCP-агент - программное обеспечение, играющее роль посредника между DHCP-клиентами и DHCP-серверами (пример такого варианта — сеть 2). Связной агент переправляет запросы клиентов из сети 2 DHCP-серверу сети 3. Таким образом, один DHCP-сервер может обслуживать DHCP-клиентов нескольких разных сетей.

Вот как выглядит упрощенная схема обмена сообщениями между клиентскими и серверными частями DHCP.

1. Когда компьютер включают, установленный на нем DHCP-клиент посылает ограниченное широковещательное сообщение DHCP-поиска (IP-пакет с адресом назначения, состоящим из одних единиц, который должен быть доставлен всем узлам данной IP-сети).

2. Находящиеся в сети DHCP-серверы получают это сообщение. Если в сети DHCP-серверы отсутствуют, то сообщение DHCP-поиска получает связной DHCP-агент. Он пересылает это сообщение в другую, возможно, значительно отстоящую от него сеть DHCP-серверу, IP-адрес которого ему заранее известен.

3. Все DHCP-серверы, получившие сообщение DHCP-поиска, посылают DHCP-клиенту, обратившемуся с запросом, свои DHCP-предложения. Каждое предложение содержит IP-адрес и другую конфигурационную информацию. (DHCP-сервер, находящийся в другой сети, посылает ответ через агента.)

4. DHCP-клиент собирает конфигурационные DHCP-предложения от всех DHCP-серверов. Как правило, он выбирает первое из поступивших предложений и отправляет в сеть широковещательный DHCP-запрос. В этом запросе содержатся идентификационная информация о DHCP-сервере, предложение которого принято, а также значения принятых конфигурационных параметров.

5. Все DHCP-серверы получают DHCP-запрос, и только один выбранный DHCP-сервер посылает положительную DHCP-квитанцию (подтверждение IP-адреса и параметров аренды), а остальные серверы аннулируют свои предложения, в частности возвращают в свои пулы предложенные адреса.

6. DHCP-клиент получает положительную DHCP-квитанцию и переходит в рабочее состояние.

Время от времени компьютер пытается обновить параметры аренды у DHCP-сервера. Первую попытку он делает задолго до истечения срока аренды, обращаясь к тому серверу, от которого он получил текущие параметры. Если ответа нет или ответ отрицательный, он через некоторое время снова посылает запрос. Так повторяется несколько раз, и если все попытки получить параметры у того же сервера оказываются безуспешными, клиент обращается к другому серверу. Если и другой сервер отвечает отказом, то клиент теряет свои конфигурационные параметры и переходит в режим автономной работы. Также DHCP-клиент может по своей инициативе досрочно отказаться от выделенных ему параметров.

В сети, где адреса назначаются динамически, нельзя быть уверенным в адресе, который в данный момент имеет тот или иной узел. И такое непостоянство IP-адресов влечет за собой некоторые проблемы.

Во-первых, возникают сложности при преобразовании символьного доменного имени в IP-адрес. Действительно, представьте себе функционирование системы DNS, которая должна поддерживать таблицы соответствия символьных имен IP-адресам в условиях, когда последние меняются каждые два часа! Учитывая это обстоятельство, для серверов, к которым пользователи часто обращаются по символьному имени, назначают статические IP-адреса, оставляя динамические только для клиентских компьютеров. Однако в некоторых сетях количество серверов настолько велико, что их ручное конфигурирование становится слишком обременительным. Это привело к разработке усовершенствованной версии DNS (так называемой динамической системы DNS), в основе которой лежит согласование информационной адресной базы в службах DHCP и DNS.

Во-вторых, трудно осуществлять удаленное управление и автоматический мониторинг интерфейса (например, сбор статистики), если в качестве его идентификатора выступает динамически изменяемый IP-адрес.

Наконец, для обеспечения безопасности сети многие сетевые устройства могут блокировать (фильтровать) пакеты, определенные поля которых имеют некоторые заранее заданные значения. Другими словами, при динамическом назначении адресов усложняется фильтрация пакетов по IP-адресам.

Последние две проблемы проще всего решаются отказом от динамического назначения адресов для интерфейсов, фигурирующих в системах мониторинга и безопасности.

3. Работа с клавиатурой. Представление символов и управляющих кодов в памяти компьютера. Буфер клавиатуры. Управление клавиатурой с помощью контроллера: регистры контроллера, их назначение, общая схема посылки команд клавиатуре.

Система представления символов в персональных компьютерах базируется на Американском стандартном коде для обмена информацией (American Standard Code for Information Interchange), который был введен в 1963 году и ставил в соответствие каждому символу семиразрядный двоичный код, обеспечивающий представление 128 символов. ASCII-код включал две группы символов:

•  управляющие символы, используемые в коммуникационных протоколах для передачи команд периферийным устройствам;

•  символы пишущей машинки — цифры, буквы и специальные знаки.

Управляющие символы имеют коды с номерами от 0 до lAh. К управляющим относится также символ с кодом 7Fh. Каждый управляющий символ выполняет строго определенную функцию. Функции и кодовые обозначения управляющих символов описаны в табл. 1.1. Все остальные символы относятся к алфавйтно-цифровой группе (группе символов пишущей машинки).

Таблица 1.1. Управляющие символы ASCII-кода

Код символе                Мнемоническое обозначение       Назначение символа

00h                              NUL                                                  Пустой символ

01h                              SOH                                                  Начало заголовка

02h                              STX                                                  Начало текста

03h                              ETX                                                  Конец текста

04h                              EOT                                                  Конец передачи

05h                              ENQ                                                  Запрос подтверждения

06h                              ACK                                                  Подтверждение

07h                              BEL                                                  Звонок (звуковой сигнал)

08h                              BS                                                                 Забой (возврат на одну

                                                                                                                      позицию влево)

09h                              HT                                                         Горизонтальная табуляция

OAh                              LF                                                         Перевод строки

OBh                              VT                                                                 Вертикальная табуляция

OCh                              FF                                                                  Перевод формата (переход к

                                                                                                                      новой странице)

ODh                              CR                                                                 Возврат каретки

OEh                              SO                                                                 Переход на нижний регистр

OFh                               SI                                                                 Переход на верхний регистр

10h                             DLE                                                       Завершение сеанса связи

11h                             DC1                                                 Управление устройством № 1

12h                             DC2                                                 Управление устройством № 2

13h                                    DC3                                                 Управление устройством № 3

14h                             DC4                                                 Упрааление устройством № 4

15h                             NAK                                                 Ошибка передачи

16h                              SYN                                                 Холостой ход передатчика

17h                              ETB                                                 Конец передачи блока

18h                              CAN                                                 Отмена

19h                              EM                                                        Конец носителя данных

1Ah                              SUB                                               Подстановка (замена символа)

1Bh                               ESC                                                                Переход 

1Ch                                FS                                                 Разделитель файлов

4. 1Dh                                GS                                                        Разделитель групп

1 Eh                                RS                                                       Разделитель записей

1 Fh                                  US                                                  Разделитель элементов

7Fh                               DEL                                                  Удаление символа

Буфер клавиатуры имеет объем 32 байта и располагается в памяти начиная с адреса 0040:001E. Он может накапливать до 15 нажатий на клавишу, независимо от того, являются ли они однобайтными кодами ASCII или двухбайтными расширенными кодами - буфер отводит по два байта для каждого нажатия клавиши (последнее нажатие, которое может быть максимально 16-м по счету, зарезервировано для клавиши <Enter>, которая разрешает исполнение введенной с клавиатуры команды для командного процессора COMMAND.COM). Для однобайтных кодов первый байт содержит код ASCII, а второй - скан-код клавиши. Для расширенных кодов первый байт содержит 0, а второй номер расширенного кода. Этот номер обычно совпадает со скан-кодом клавиши, но не всегда, поскольку некоторые клавиши могут комбинироваться с клавишами сдвига для генерации различных кодов.

Буфер устроен как циклическая очередь, которую называют также буфером FIFO (первый вошел - первым ушел). Однако не имеется определенной ячейки памяти, в которой находилось бы всегда начало строки в буфере. Вместо этого два указателя хранят позиции головы и хвоста строки символов, находящейся в буфере в текущий момент. Указатель головы указывает на позицию, занятую первым символом в буфере, а указатель хвоста - на позицию, следующую за последним символом (т.е. на первую свободную). Новые нажатия клавиш запасаются в позициях, на которые указывает указатель хвоста (в более старших адресах памяти), и соответственно обновляется указатель хвоста. После того, как израсходованы старшие адреса в буфере, новые символы начинают вставляться в самые младшие ячейки буфера; поэтому возможны ситуации, когда хвост буфера имеет меньший адрес, чем голова.

Для управления работой клавиатуры в машинах типа IBM AT и PS/2 использовался микроконтроллер Intel 8042. Кроме клавиатуры, этот контроллер управлял также координатным устройством, в качестве которого обычно использовалась мышь типа PS/2. С целью обеспечения совместимости нового аппаратного обеспечения со старыми программами все современные наборы микросхем, предназначенные для изготовления системных плат (так называемые чипсеты), вынужденно повторяют в своей структуре особенности контроллера i8042 [57, 69, 70, 79, 98].

Управление работой контроллера и обмен данными с мышью и клавиатурой осуществляются при помощи трех регистров: регистра состояния, регистра команд и регистра данных. Кроме того, при поступлении информации от клавиатуры контроллер i8042 вырабатывает прерывание IRQ.1, а при приеме данных от мыши — IRQ12. Интерфейсы клавиатуры и мыши аналогичны, наборы команд управления также имеют некоторое сходство. Упрощенная схема подключения к компьютеру клавиатуры и мыши типа PS/2 показана на рис. 1.

Регистр данных доступен для записи и считывания через порт 60h. В режиме считывания он служит для приема информации от клавиатуры и мыши. В режиме записи регистр данных служит для передачи команд клавиатуре, координатному устройству (мыши PS/2-типа) и клавиатурному контроллеру системной платы i8042. Какого-либо особого формата данный регистр не имеет.

Регистр команд обеспечивает грубую установку режима работы клавиатуры и мыши. Кроме того, режимами работы также можно управлять, посылая в регистр определенные кодовые комбинации.

Рисунок 1

Регистр состояния доступен только для считывания через порт 64h. Формат регистра показан на рис. 2. Значение разрядов регистра следующее:

• бит 0 — признак наличия данных в выходном буфере (0 — буфер пуст, 1 — буфер заполнен);

• бит 1 — признак наличия данных во входном буфере (0 — буфер пуст, 1 — буфер заполнен);

• бит 2 — признак типа последнего общесистемного сброса (0 — сброс по включении питания, 1 — программный сброс);

• бит 3 — признак записи команды (0 — последняя операция записи являлась операцией записи данных, 1 — записи команды);

• бит 4 — состояние «замка» клавиатуры (0 — клавиатура блокирована, 1 — не блокирована);

• бит 5 — признак ошибки тайм-аута передачи в АТ-режиме (0 — нормальное завершение передачи, 1 — произошла ошибка); признак наличия данных в выходном буфере мыши в PS/2-режиме (0 — буфер пуст, 1 — буфер заполнен);

• бит 6 — признак ошибки тайм-аута приема в АТ-режиме (0 — нормальное завершение приема, 1 — произошла ошибка); общий признак ошибки тайм-аута при приеме или передаче данных в PS/2-режиме (0 — нормальное завершение операции, 1 — произошла ошибка);

• бит 7 — признак возникновения ошибки паритета при приеме или передаче данных (0 — нет ошибки, 1 — обнаружена ошибка по четности).        

5.

Рисунок 2