Сетевой уровень osi. Протоколы. Описание пакета ip. IPv4 и iPv6.
Сетевой уровень (network layer) модели предназначен для определения пути передачи данных. Отвечает за трансляцию логических адресов и имён в физические, определение кратчайших маршрутов, коммутацию и маршрутизацию, отслеживание неполадок и «заторов» в сети.
Протоколы сетевого уровня маршрутизируют данные от источника к получателю. Работающие на этом уровне устройства (маршрутизаторы) условно называют устройствами третьего уровня (по номеру уровня в модели OSI).
Протоколы сетевого уровня:
IP/IPv4/IPv6 (Internet Protocol),
IPX (Internetwork Packet Exchange, протокол межсетевого обмена),
X.25 (частично этот протокол реализован на уровне 2),
CLNP (сетевой протокол без организации соединений),
IPsec (Internet Protocol Security),
ICMP (Internet Control Message Protocol),
IGMP (Internet Group Management Protocol),
RIP (Routing Information Protocol),
OSPF (Open Shortest Path First).
Internet Protocol (IP) — межсетевой протокол. Относится к маршрутизируемым протоколам сетевого уровня семейства TCP/IP. Именно IP стал тем протоколом, который объединил отдельные подсети во всемирную сеть Интернет. Неотъемлемой частью протокола является адресация сети.
IPv4
IHL — (Internet Header Length) длина заголовка IP-пакета в 32-битных словах (dword). Именно это поле указывает на начало блока данных в пакете.
Type of Service - байт, содержащий набор критериев, определяющих тип обслуживания IP-пакетов
Identificaion — значение, назначаемое отправителем пакета и предназначенное для определения корректной последовательности фрагментов при сборке датаграммы.
Flags — 3 бита флагов. Первый бит должен быть всегда равен нулю, второй бит определяет возможность фрагментации пакета и третий бит показывает, не является ли этот пакет последним в цепочке пакетов.
Frag Offset — значение, определяющее позицию фрагмента в потоке данных.
Time to Live — число маршрутизаторов, которые должен пройти этот пакет.
Protocol — идентификатор интернет-протокола следующего уровня указывает, данные какого протокола содержит пакет.
Header Checksum — контрольная сумма заголовка.
IPv6
Traffic Class — определяет приоритет трафика.
Flow Label — уникальное число, одинаковое для однородного потока пакетов и позволяющее значительно упростить процедуру маршрутизации однородного потока пакетов.
Payload Length — длина данных.
Next Hdr — задаёт тип расширенного заголовка, который идёт следующим. В последнем расширенном заголовке задаётся тип транспортного протокола (TCP, UDP и т. д.).
Число переходов — максимальное число маршрутизаторов, которые может пройти пакет.
Транспортный уровень и уровень приложений. Протоколы tcp и udp. Принципы работы.
Транспортный уровень (Transport layer) — 4-й уровень сетевой модели OSI предназначен для доставки данных без ошибок, потерь и дублирования в той последовательности, как они были переданы. При этом не важно, какие данные передаются, откуда и куда, то есть он предоставляет сам механизм передачи. Блоки данных он разделяет на фрагменты, размер которых зависит от протокола, короткие объединяет в один, а длинные разбивает.
Протоколы транспортного уровня: TCP, UDP.
Прикладной уровень (уровень приложений; application layer) — верхний уровень модели, обеспечивающий взаимодействие пользовательских приложений с сетью:
позволяет приложениям использовать сетевые службы:
удалённый доступ к файлам и базам данных,
пересылка электронной почты;
отвечает за передачу служебной информации;
предоставляет приложениям информацию об ошибках;
формирует запросы к уровню представления.
Протоколы прикладного уровня: HTTP, SMTP, SNMP, FTP, TELNET.
TCP — это транспортный протокол с предварительной установкой соединения, за счёт этого дающий уверенность в достоверности получаемых данных, осуществляет повторный запрос данных в случае потери данных и устраняет дублирование при получении двух копий одного пакета. В отличие от UDP гарантирует целостность передаваемых данных и уведомление отправителя о результатах передачи.
Source Port (порт источника) — идентифицирует приложение клиента, с которого отправлены пакеты.
Destination Port (порт назначения) — идентифицирует порт, на который отправлен пакет.
Sequence Number (номер последовательности) — выполняет две задачи:
Если установлен флаг SYN, то это начальное значение номера последовательности — ISN (Initial Sequence Number), и первый байт данных, которые будут переданы в следующем пакете, будет иметь номер последовательности, равный ISN + 1.
В противном случае, если SYN не установлен, первый байт данных, передаваемый в данном пакете, имеет этот номер последовательности.
Acknowledgement Number (номер подтверждения) — если установлен флаг ACK, то это поле содержит номер последовательности, ожидаемый получателем в следующий раз.
Data offset (смещение данных) — определяет размер заголовка пакета TCP.
Reserved (зарезервировано) — для будущего использования и должно устанавливаться в ноль.
Flags (флаги) содержит 6 битовых флагов:
URG — Поле «Указатель важности» задействовано
ACK — Поле «Номер подтверждения» задействовано
PSH — инструктирует получателя протолкнуть данные, накопившиеся в приемном буфере, в приложение пользователя
RST — Оборвать соединения, сбросить буфер (очистка буфера)
SYN — Синхронизация номеров последовательности
FIN — флаг, будучи установлен, указывает на завершение соединения.
Window (окно) — содержится число, определяющее в байтах размер данных, которые отправитель готов принять.
Checksum (контрольная сумма) — это 16-битное дополнение к сумме всех 16-битных слов заголовка(включая псевдозаголовок) и данных. Если сегмент, по которому вычисляется контрольная сумма, имеет длину не кратную 16-ти битам, то длина сегмента увеличивается до кратной 16-ти.
Urgent (указатель важности) — указывает порядковый номер октета, которым заканчиваются важные данные. Принимается во внимание только для пакетов с установленным флагом URG.
Options and Padding (опции) — применяется в некоторых случаях для расширения протокола.
Data (данные).
UDP — это транспортный протокол для передачи данных в сетях IP без установления соединения.
TCP устанавливает соединения, которые должны быть созданы перед передачей данных. TCP соединение можно разделить на 3 стадии:
Установка соединения:
Клиент, который намеревается установить соединение, посылает серверу сегмент с номером последовательности и флагом SYN.
Сервер посылает клиенту сегмент с номером последовательности и флагами SYN и ACK.
Клиент получает сегмент с флагом SYN, запоминает номер последовательности и посылает сегмент с флагом ACK.
Сервер получает сегмент с флагом ACK, то он переходит в состояние “Соединение установлено, идёт передача данных”.
Передача данных
Завершение соединения
При передаче данных используется механизм плавающего окна
В протоколе UDP не используется ни механизм скользящего окна, ни подтверждения. Это является его главным отличием от протокола TCP. В остальном же его принцип работы схож с принципом работы протокола TCP.