10.5. Протоколы нижнего уровня

Как уже подчеркивалось выше, «универсальность» семейства TCP/IP заканчивается на сетевом уровне, а IP-адрес представляет собой логическое выражение, никак не связанное с конкретной физической реализацией сети, по которой передается дейтаграмма. Для рассмотрения работы IP с протоколами более низкого уровня - уровня звена данных - необходимо обратиться к конкретной реализации той или иной сети.

Семейство протоколов TCP/IP работает в различных сетевых средах и, в частности, в Ethernet. Сеть Ethernet была разработана Исследовательским центром корпорации Xerox в Пало Альто в 1970-м году и заполнила нишу между глобальными сетями, низкоскоростными сетями и специализированными сетями компьютерных центров, которые работали с высокой скоростью, но на очень ограниченном расстоянии. Сегодня Ethernet является наиболее распространенным протоколом локальных вычислительных сетей.

Другие возможные сетевые среды для работы TCP/IP - это локальные сети Token Ring, глобальные сети WAN, такие как сети передачи данных общего пользования типа Х.25. Сравнительно небольшое количество компьютеров может подключаться к каналам связи с непосредственным соединением «точка—точка», т.е. к последовательным каналам связи, например, телефонным линиям. Для работы по всем этим линиям определены стандарты инкапсуляции IP-протокола. Одним из таких стандартов работы по каналам последовательного доступа - Serial Line - является протокол SLIP (Serial Line Internet Protocol).

Протокол последовательной межсетевой связи (SLIP) обычно используется при связи по телефонной линии через модем. Он является протоколом, который поддерживает TCP/IP через линии последовательной связи, где маршрутизаторы и межсетевые интерфейсы не используются. SLIP не обеспечивает ни адресации, ни идентификации пакета, ни механизмов проверки ошибок. Благодаря своей простоте он стал быстро распространяться.

Протокол SLIP пакетирует информацию протокола IP или информацию, поступающую из уровней выше IP, и передает ее по линии последовательной связи, для чего используются два специальных символа: END=192 и ESC=219. Отправку пакета SLIP начинает с передачи двух END. После этого начинается передача потока данных. Если байт данных совпадает с END, вместо него отправляются два ESC и 220. Если в потоке данных встречается байт ESC, вместо него передаются два ESC и 221. После передачи последнего байта потока передается END.

Протокол «точка—точка» РРР (Point-to-Point Protocol) является новой версией протокола SLIP, обеспечивающей более быстродействующую и эффективную связь. Протокол РРР использует формат кадра HDLC с информационным полем, содержащим заголовок протокола IP. При этом РРР использует другой протокол управления линией связи LCP для установления соединения.

10.6. Сетевые услуги в tcp/ip

По причинам, приведенным в конце параграфа 10.1, описание основных протоколов TCP/IP дано кратко, основное внимание уделено тем идеям и возможностям, которые лежат в архитектуре. Практически за пределами главы остаются протоколы маршрутизации EGP, BGP, UGRP, OSPF, протоколы соотнесения адресов ARP и RARP и механизмы маршрутизации нового поколения CIDR. Только упоминаются протоколы прикладного уровня, такие как протокол пересылки файлов FTP, TELNET и протокол передачи новостей NNTP.

Эти протоколы сами по себе не являются реальными приложениями, но взаимосвязаны с разными приложениями, необходимыми для использования сетевых услуг. Они обеспечивают связь с удаленными устройствами, но не предоставляют пользователю интерфейс для взаимодействия с разными удаленными службами.

Это, прежде всего, протоколы электронной почты - SMTP, РОРЗ, IMAP4, протокол работы с системой новостей NNTP, протокол HTTP работы с World Wide Web. На рис. 10.1 видно, что сетевые услуги в TCP/IP предоставляются посредством прикладного протокола удаленного терминала TELN ЕТ, сетевой файловой системы NFS, мониторинга и управления сетями на основе SNMP, механизма вызова удаленных процедур RPC и др.

Протокол виртуального терминала TELNET предоставляет пользователю возможность работать не с терминалом конкретного типа, а со стандартным сетевым терминалом. Протокол TELNET позволяет реализовать принцип сетевых виртуальных терминалов NVT (Network Virtual Terminal). Соединение TELNET строится на базе TCP-протокола, предполагается, что каждый участник работает как виртуальный сетевой терминал NVT, а на прикладном уровне на стороне пользователя над TELNET находится либо программа поддержки реального терминала, либо прикладной процесс, который осуществляет доступ на правах удаленного терминала.

Сетевая файловая система NFS (Network File System) позволяет монтировать в единое целое файловые системы нескольких, возможно, удаленных друг от друга компьютеров и предоставить удаленный доступ к файлам каждого из них. Работа NFS-системы базируется на протоколе NFS, который предназначен для предоставления универсального интерфейса работы с файлами для различных типов компьютеров, операционных систем, сетевой архитектуры и транспортных протоколов. Протокол NFS, как правило, использует UDP-протокол, или протокол TCP, хотя конкретная реализация во многом зависит от спецификации используемой операционной системы.

Протокол NNTP (Network News Transport Protocol) - это прикладной протокол высокого уровня, который используется для обеспечения связи между различными серверами, работающими с программным обеспечением системы новостей UseNet (распределенная система ведения дискуссий).

Широко используемый протокол HTTP обеспечивает навигацию по сети World Wide Web (WWW) и аутентификацию пользователя, если этого требует сервер WWW, а также формирует информационные запросы и передает запрошенную информацию пользователю.

Протокол мониторинга и эксплуатационного управления сетью SNMP (Simple Network Management protocol) является протоколом прикладного уровня, предназначенным для обеспечения обмена эксплуатационной информацией между сетевыми устройствами.