17. Глобальная компьютерная сеть «интернет». Сетевые протоколы tcp/ip.

Сетевые протоколы TCP/IP.

Механизм TCP предоставляет поток данных с предварительной установкой соединения, осуществляет повторный запрос данных в случае потери данных и устраняет дублирование при получении двух копий одного пакета, гарантируя тем самым, в отличие от UDP, целостность передаваемых данных и уведомление отправителя о результатах передачи.

Реализации TCP обычно встроены в ядра ОС. Существуют реализации TCP, работающие в пространстве пользователя.

Когда осуществляется передача от компьютера к компьютеру через Интернет, TCP работает на верхнем уровне между двумя конечными системами, например, браузером и веб-сервером. TCP осуществляет надёжную передачу потока байтов от одного процесса к другому. TCP реализует управление потоком, управление перегрузкой, рукопожатие, надёжную передачу.

Пакетная передача данных и понятие IP-пакета.

ПАКЕТНАЯ ПЕРЕДАЧА ДАННЫХ – вся информация, передаваемая по сети: файлы, звук, видео и т. д., представляет собой массив цифровых данных.

IP-пакеты состоят из заголовка и полезной нагрузки. Заголовок пакета IPv4 состоит из: 4 бита содержат версию пакета: IPv4 или IPv6. 4 бита содержат длину интернет-заголовка, которая измеряется отрезками по 4 байта (например, 5 означает 20 байт)

Функции протокола IP.

Протокол IP – протокол межсетевого взаимодействия (Internet Protocol, IP). Он обеспечивает передачу дейтаграмм от отправителя к получателю через объединенную систему компьютерных сетей, т.е. передает пакеты между сетями.

Протокол IP относится к протоколам без установления соединения, поэтому он не дает никаких гарантий надежной доставки сообщений.

IP- пакет состоит из заголовка и поля данных. Максимальная длина пакета 65535 байт. Заголовок обычно имеет длину 20 байт и содержит информацию о сетевых адресах отправителя и получателя, о параметрах фрагментации, о времени жизни пакета, о контрольной сумме и др. В поле данных находится сообщение более высокого уровня – уровня TCP. Программные модули протокола IP устанавливаются на всех конечных станциях и маршрутизаторах сети. Для продвижения пакетов по сети они используют таблицы маршрутизации.

Протокол IP позволяет выполнять фрагментацию пакетов, поступающих на входные порты маршрутизатора. В функции уровня IP входит разбиение слишком длинного для конкретного типа составляющей сети сообщения на более короткие пакеты с созданием соответствующих полей, нужных для последующей сборки фрагментов в исходное сообщение. 

Функции протокола TCP.

Протокол TCP (Transmission Control Protocol, Протокол контроля передачи) обеспечивает сквозную доставку данных между прикладными процессами, запущенными на узлах, взаимодействующих по сети.

1. Базовая передача данных

Модуль TCP выполняет передачу непрерывных потоков данных между своими клиентами в обоих направлениях. Клиентами TCP являются прикладные процессы, вызывающие модуль TCP при необходимости получить или отправить данные процессу-клиенту на другом узле.

2. Обеспечение достоверности

Модуль TCP обеспечивает защиту от повреждения, потери, дублирования и нарушения очередности получения данных.

3. Разделение каналов

Протокол TCP обеспечивает работу одновременно нескольких соединений. Каждый прикладной процесс идентифицируется номером порта. Заголовок TCP-сегмента содержит номера портов процесса-отправителя и процесса-получателя. При получении сегмента модуль TCP анализирует номер порта получателя и отправляет данные соответствующему прикладному процессу.

4. Управление соединениями

Соединение — это совокупность информации о состоянии потока данных, включающая сокеты, номера посланных, принятых и подтвержденных октетов, размеры окон.

Каждое соединение уникально идентифицируется в Интернет парой сокетов.

Соединение характеризуется для клиента именем, которое является указателем на структуру TCB (Transmission Control Block), содержащую информацию о соединении.

Открытие соединения клиентом осуществляется вызовом функции OPEN, которой передается сокет, с которым требуется установить соединение. Функция возвращает имя соединения. Различают два типа открытия соединения: активное и пассивное.

5.Управление потоком

Для ускорения и оптимизации процесса передачи больших объемов данных протокол TCP определяет метод управления потоком, называемый методом скользящего окна, который позволяет отправителю посылать очередной сегмент, не дожидаясь подтверждения о получении в пункте назначения предшествующего сегмента.