Лекція 10. Стек протоколів tcp/ip – основа мережі Інтернет.
10.1. Порівняння еталонних моделей osi і tcp/ip
З метою створення надійної системи зв’язку комп’ютерних мереж, що використовують різні протоколи передачі інформації, був запропонований стек протоколів TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol), основними протоколами якого є протоколи TCP і IP. Протокол TCP – стандартний транспортний протокол, який забезпечує сервіс для надійної передачі інформації між абонентами мережі. У свою чергу, протокол IP забезпечує сервіс доставки пакетів між вузлами мережі Інтернет. Для прикладу, він відповідає за адресацію мережевих вузлів.
Відповідність еталонних моделей OSI і TCP/IP показано на рис. 10.1. Основою архітектури TCP/IP є міжмережевий рівень. На цьому рівні визначається стандартний формат пакета і відповідний протокол, що називається протоколом IP (Internet Protocol). Завдання протоколу IP – доставка пакетів адресатам. Основними функціями цього протоколу є вибір маршруту та керування потоком інформації для запобігання перенавантаження мережі. У такому розумінні міжмережевий рівень архітектури TCP/IP функціонально близький до мережевого рівня еталонної моделі OSI.
Рис. 10.1. Порівняння моделей OSI та TCP/IP
Відмінність моделей визначається рядом причин, з-поміж яких треба виділити таку: еталонна модель OSI розроблялась до появи відповідних протоколів, а модель TCP/IP створювалась уже тоді, коли існували працездатні і добре налагоджені протоколи. Функції представницького рівня відносно прості, тому розробники протоколів TCP/IP включили їх до сеансового рівня. Це дало можливість спростити модель TCP/IP порівняно з еталонною моделлю OSI. Рівень мережевого доступу еталонної моделі TCP/IP визначає взаємодію головних комп’ютерів із вузлами IMP, тоді як канальний рівень еталонної моделі OSI встановлює тільки взаємодію між суміжними вузлами комутації системи передачі даних.
10.2. Мережевий рівень в Інтернет
На мережевому рівні Інтернет можна розглядати як безліч з’єднаних між собою підмереж і приєднаних до них хостів (вузлів). В Інтернеті хост — це будь-який пристрій, підключений до мережі, що використовує стек протоколів TCP/IP. В основі Інтернет — кілька високошвидкісних магістралей і маршрутизаторів, до яких приєднані регіональні мережі, до складу яких входять чисельні локальні мережі та хости, утворюючи складну ієрархічну структуру мережі.
Обмін даними відбувається за допомогою дейтаграм, без установлення віртуальних з’єднань. Протоколом передачі дейтаграм є протокол IP (Internet Protocol), який визначає формат дейтаграми та правила її передачі мережею. Нині існує дві версії протоколу IP: v4 і v6.
Дейтаграма містить заголовок і поле даних. Заголовок дейтаграми IPv4 (рис. 10.2) складається з фіксованої частини розміром 20 байтів і необов’язкової частини змінної довжини.
Рис. 10.2. Заголовок дейтаграми IPv4
Поле Версія завдовжки 4 біта визначає версію IP протоколу. Поле Довжина заголовка завдовжки 4 біта містить інформацію про довжину заголовка в 32-бітовому слові. Поле Тип служби (8 біт) визначає, як обробляється дейтаграма. У цьому полі міститься інформація щодо важливості даних, які передаються, відповідно до якої встановлюється спосіб маршрутизації дейтаграми. У полі Повна довжина вказується довжина всієї дейтаграми разом із заголовком і даними. Розмір цього поля становить 16 біт, а отже, максимальний розмір дейтаграми дорівнює 216 =65535 байт. Поле Ідентифікатор завдовжки 16 біт містить інформацію про фрагментування дейтаграми, яка дає можливість одержувачеві визначити, якій дейтаграмі належать надіслані йому фрагменти. У поле Зміщення фрагмента заноситься інформація стосовно розміщення фрагментів у вибраній дейтаграмі. Довжина цього поля дорівнює 13 біт. Поле Прапори містить 3 біта, з яких тільки 2 використовуються. Якщо перший біт дорівнює нулю, то надається дозвіл на фрагментацію дейтаграми, у протилежному випадку — ні. Нульове значення 2-го біта вказує на те, що даний фрагмент є останнім у дейтаграмі, якщо це значення дорівнює одиниці, то за цим фрагментом передаються інші фрагменти. Поле Час життя містить інформацію про максимальний період «життя» дейтаграми у мілісекундах. У полі Протокол вказується протокол вищого рівня (наприклад, TCP), який використовується для створення повідомлень, що передаються дейтаграмою.