Многоуровневая структура стека tcp/ip

Протокол - TCP/IP это не единственный протокол, а некая совокупность, т.е., как говорят, стек сетевых протоколов. Стек TCP/IP достаточно обширен, его полное описание составляет около 8 объемистых томов. Поэтому, в целях упрощения понимания TCP/IP его разработчики разделили стек TCP/IP на уровни, каждый из которых отвечает за определенный аспект работы сети.

Так как стек TCP/IP был разработан до появления модели взаимодействия открытых систем ISO/OSI, то, хотя он также имеет многоуровневую структуру, соответствие уровней стека TCP/IP уровням модели OSI достаточно условно.

Структура протоколов TCP/IP приведена на рисунке 2.2. Протоколы TCP/IP делятся на 4 уровня.

Рис. 2.2 Стек TCP/IP

В сетях TCP/IP определены 4 уровня, каждый из этих уровней несет на себе некоторую нагрузку по решению основной задачи - Организации надежной производительной работы составной сети, части которой построены на основе разных сетевых технологий.

Уровни OSI	Уровни стека TCP/IP
Прикладной	Прикладной	FTP, telnet, SNMP, SMTP, HTTP, TFTP
Представительный
Сеансовый
Транспортный	Транспортный	TCP, UDP
Сетевой	Сетевой (уровень Интернета)	IP, RUP, OSPF. ICMP
Канальный	Уровень сетевых интерфейсов (сетевого доступа)	Протоколы инкапсуляции и преобразования адресов
Физический

Рис.2.3 Многоуровневая архитектура стека TCP/IP

Прикладной уровень.

Прикладной уровень стека TCP/IP соответствует трем верхним уровням модели OSI: прикладному, представительному и сеансовому. Он объединяет службы, представляемые системой пользовательским приложениям. На прикладном уровне используются протоколы:

протокол копирования файлов, FTR,протокол эмуляции терминала, telnet, простой протокол передачи электронной почты SMTP, протокол передачи гипертекстовой информации, HTTPI и многие другие.

Протоколы прикладного уровня устанавливаются на хостах. В интернете конечный узел традиционно называют хостом, а маршрутизатор – шлюзом. Прикладной уровень реализуется программными системами, построенными в архитектуре клиент-сервер.

В отличие от протоколов остальных трех уровней, протоколы прикладного уровня отрабатывают логику приложений и не интересуются способами передачи данных по сети, они обращаются к протоколам нижних уровней как к некоторому набору инструментов. Так, клиентская часть протокола прикладного уровня для обмена сообщениями со своей серверной частью, установленной на отдаленном узле составной сети, должна обратиться с запросом к нижележащему транспортному уровню.

Транспортный уровень.

Транспортный уровень стека TCP/IP, называемый также основным уровнем, может предоставлять вышележащему уровню два типа сервиса:

• гарантированная доставка - протокол управления передачей (Transmission Control Protocol, TCP);

• доставка по «возможности» - протокол пользовательских дейтограмм (User Datagram Protocol, UDP).

Транспортный уровень отвечает за прием и отсылку данных, а также установление связи между компьютерами.

Протокол TCP представляет собой протокол создания логического соединения, гарантирующего надежную отсылку и прием данных.

Протокол логического соединения называют протоколы, которые еще до отсылки данных должны установить сеанс связи и настроить процесс обмена данными.

Для передачи данных протокол TCP разбивает передаваемый поток байтов на сегменты, каждый из которых снабжается порядковым номером. Для гарантирования доставки данных в протоколе TCP используется процедура подтверждения приема сегментов данных, называемая квитированием, а также подсчитываются контрольные суммы - числа, которые позволяют установить целостность полученных сегментов данных.

Прежде чем отослать данные, компьютер-получатель и компьютер-отправитель должны установить связь. С этой целью используется процесс трехстороннего подтверждения связи.

1. компьютер-отправитель посылает сегмент TCP, который содержит начальный порядковый номер передаваемых сегментов и размер так называемого окна TCP, т.е. буфера, используемого отправителем для одномоментного приема данных.

2. компьютер-получатель возвращает сегмент TCP, в котором указывает размер своего окна TCP, свой начальный номер сегментов TCP и подтверждение приема сегмента TCP от компьютера-отправителя.

3. компьютер-отправитель отсылает сегмент TCP, который подтверждает порядковый номер сегментов TCP компьютера-получателя.

В итоге каждый компьютер знает порядковый номер ceгментов TCP и размер окна TCP компьютера-партнера, т.е. для него устанавливается контекст сеанса связи, который и применяется при обмене данными. Точно такой же процесс используется для прекращения связи.