5.2. Основные протоколы, используемые в сети Internet

ARP (Address Resolution Protocol) — протокол низкого уровня. Поддерживается на уровне ядра и/или драйвера сетевой платы для определения, какой Ethernet-адрес имеет машина, если известен IP-адрес. Работает по широковещательному принципу(Broadcast).

Протокол UDP (User Datagram Protocol) — протокол пользовательских датаграмм является одним из двух основных протоколов, расположенных непосредственно над IP. Он предоставляет прикладным процессам транспортные услуги, как и протокол IP. Протокол UDP обеспечивает ненадежную доставку датаграмм и не поддерживает соединений из конца в конец. К заголовку IP-пакета он добавляет 2 поля, одно из которых, поле "порт", обеспечивает мультиплексирование информации между разными прикладными процессами, а другое поле — “контрольная сумма”— позволяет поддерживать целостность данных.

RARP (Reverse Address Resolution Protocol) — предназначен для оповещения бездисковых клиентов, какой у них IP-адрес. На сервер запускается демон rarpd. У него есть файл-таблица: ethernet-адрес — IP -адрес. По запросу типа broadcast бездискового клиента демон rarpd сообщает, какой у него IP, а другой демон bootparamd сообщает дополнительную информацию, где клиенту брать корневую файловую систему.

Для обмена информацией о маршрутизации используются протоколы RIP,BGP, EGP и ICMP.

RIP (Routine Information Protocol) — это внутренний протокол маршрутизации, который поддерживают демоны routed и/или gated.

ICMP (Internet Control Message Protocol) — передает сообщения об ошибках в TCP/IP и используются программами ping.

Для обмена информацией о символических именах хостов, пользователей, группах пользователей и пр. используются протоколы DNS и NIS/YP.

DNS (Domain Name System) — позволяет использовать символические имена хостов вместо цифровых IP-номеров, и организовывать структуру наименования доменов типа ftp.stup.ac.ru. Сервер DNS — хост, на котором запущен демон bind и хранятся имена хостов в зоне (домене).

NIS/YP (Network Information System или Yellow Pages) — позволяет хранить на одном NIS-сервере (демон ypserv) информацию, единую для всей локальной сети: имена хостов, имена права пользователей, групп пользователей, название их домашних каталогов и т. д.

Контрольные вопросы

1. Что такое протокол и каково его назначение ?

2. Какие существуют наиболее распространенные наборы протоколов глобальных сетей ?

3. Что включают в себя протоколы семейства PSDN (X.25) ?

4. Назовите достоинства и недостатки сетей на основе протокола X.25.

5. Какие основные протоколы используются в сети Internet ?

Глава 6. Протоколы tcp/ip

Модуль IP является базовым элементом технологии Internet. Центральной частью IP является его таблица маршрутов, Протокол IP использует эту таблицу при принятии решении о маршрутизации IP-пакетов. Содержание таблицы маршрутов определяется администратором сети.

Протокол TCP предоставляет транспортные услуги, отличающиеся от услуг UDP. Вместо ненадежной доставки датаграмм (протокол UDP) без установления соединений, он обеспечивает гарантированную доставку с установлением соединений в виде байтовых протоколов.

Протокол TCP используется, когда требуется надежная доставка сообщений. Он освобождает прикладные процессы от необходимости использовать таймауты и повторные передачи для обеспечения надежности. Типичными прикладными процессами, использующими TCP, являются FTP (File Transfer Protocol — протокол передачи файлов) и TELNET. Кроме того, TCP используют система X-Window, гер (remote copy — удаленное копирование другие "г-команды"). Реализация TCP требует большой производительности процессора и большой пропускной способности сети. Прикладные процессы взаимодействуют с модулем TCP через порты. Для приложений выделяются общеизвестные номера пакетов. Например, сервер TELNET использует порт номер 23, т. е. клиент TELNET может получать услуги от сервера, если установить соединение с 23 TCP-портом.

Когда прикладной процесс начинает использовать TCP, то модуль TCP на машине клиента и модуль TCP на машине сервера начинают общаться. Эти два оконечных модуля TCP поддерживают информацию о состоянии соединения, называемого виртуальным каналом. Этот виртуальный канал потребляет ресурсы обоих оконченных модулей TCP. Канал является дуплексным; данные могут одновременно передаваться в обоих направлениях. Один прикладной процесс пишет данные в TCP-порт, они проходят по сети, и другой прикладной процесс читает их из своего TCP-порта.

Протокол TCP разбивает поток информации на пакеты и не сохраняет границ между записями. Например, если один прикладной процесс делает 5 записей в TCP-порт, то прикладной процесс на другом конце внутреннего канала может выполнить 10 чтений для того, чтобы получит все данные. Этот же процесс может получить все данные сразу, сделав только одну операцию чтения. Не существует зависимости между числом и размером записываемых сообщений, с одной стороны, и числом и размером считываемых сообщений с другой.

Протокол ТСР требует, чтобы отправленные данные были подтверждены принявшей их стороной. Он использует таймауты и повторные передачи для обеспечения надежной доставки. Отправителю разрешается предоставить некоторое количество данных, не ожидая подтверждения приема ранее отправленных данных. Таким образом, между отправленными и подтвержденными данными существует окно уже отправленных, но ещё не подтвержденных данных. Количество байт, которое можно передавать без подтверждения, называется размером окна. Размер окна устанавливается в стартовых файлах сетевого обеспечения. Так как ТСР - канал является доступным, то подтверждение для данных идущих в одном направлении, могут передаваться вместе с данными, идущими в противоположном. Приемники на сторонах виртуального канала выполняют управление потоком передаваемых данных, чтобы не было переполнения буферов.

Протокол ТСР контролирует оптимальный размер пакета данных и осуществляет перепосылку при сбое. Число одновременно устанавливаемых соединений между абонентами сети не ограничивается, т. е. любая машина может в некоторый промежуток времени с любым количеством других машин по одной физической линии.

Другое важное преимущество то, что в сети с протоколами ТСР/IP могут быть объединены машины с разной архитектурой разными операционными системами, например Unix, VAX VMS, MacOs, MS-DOS, Windows. Причем машины одной системы при помощи сетевой файловой системы NFS (Network File System) могут подключать к себе диски совсем другой ОС и оперировать "чужими" файлами.

В заголовке ТСР/IP пакета указывается IP-адрес отправителя, IP-адрес получателя, номер порта. TCP/IP пакеты способны “добраться” до адресата, пройдя сквозь разнородные локальные сети, используя разнообразные физические носители.

6.1. IP - адрес

Каждая машина в мире имеет свой уникальный IP-адрес. IР-адрес — 32-битное число, которое принято записывать в смешанном шестнадцати-десятичном формате, в виде 4-х чисел, разделенных точками, например. 193.124.148.73. Каждое десятичное число здесь представляет на самом деле два шестнадцатеричных разряда и может принимать значения от 0 до 255. Допустима также шестнадцатеричная запись типа с 1.7с.94.49 или ОхС17С9449.

При правильном построении локального сегмента и подключении его к Internet, протокол TCP/IP позволяет сетевой программе, расположенной на компьютере сегмента, работать с любым компьютером в мире.

6.2. IP-сеть

IP-сеть — это пакет из IP-адресов. Самый младший из них резервируется и называется адресом IP-сети, например, 128.8.0.0. Адрес сети используется, когда требуется указать всю сеть целиком, т. е. задается маршрутизация до этой сети.

Маска сети — это фактический размер, который задает число адресов в сети. Определяется либо числом бит в маске (на пример 8 бит — 256 адресов, 6 бит — 64 адреса), либо битовой маской вида Ь'111...11100...00', которую принято записывать в десятично-побайтной записи. Например: 255.255.255.0 — маска на 256 адресов.

Широковещательный (Broadcast) адрес сети — самый старший адрес в сети. Резервируется для передачи сообщений типа “всем-всем-всем”. Имеет вид 128.8.255.255.