1.1.6. Интернет протокол ip

Слайд 11.Основы Интернет протоколаIP(InternetProtocol) были заложены в 1974 году, когда в трудахIEEEпо телекоммуникациям (IEEETransactionsonCommunications) была опубликована статья «Протокол для пакетной сети связи». Авторами статьи былиVintonG.CerfиRobertE.Kahn. Этот протокол впервые был использован в сетиARPANETМинистерства обороны США. В 1983 годуARPANETразделилась на военную сеть (MilNet) и научную сеть, которая сохранила названиеARPANET. Позднее в 1980 году к этой сети были подключены университеты и научно-исследовательские институты. Это позволило обеспечить научным сотрудникам и студентам быстрый доступ к данным, хранящимся на удаленных суперкомпьютерах. Так родилась сетьNSFNET(National Science Foundation Network - сеть Национального научного фонда), которая стала основой Интернет.

В течение последних 15 лет Интернет-архитектура и семейство протоколов TCP/IPстали наиболее существенными элементами телекоммуникаций, а основанная на них технология стала доминирующей.

Основой IP-сетей является Интернет протоколIP, который является протоколом сетевого уровня (уровень 3 в моделиOSI). Он обеспечивает возможность соединения и выбора маршрута между двумя конечными узлами сети. Физические сети связываются с помощью маршрутизаторов. Маршрутизатор – это устройство, которое связано как минимум с двумя сетями и направляетIP-пакеты внутри этих сетей. Любой терминал в сети Интернет имеет свойIP-адрес, по которому другой терминал может посылатьIP-пакеты и в соответствии с которым, выбирается маршрут их следования. Всемирная сеть Интернет состоит из огромного числа маршрутизаторов, которые позволяют двум любым терминалам связываться между собой, если им известныIP-адреса друг друга.

Протокол IPне требует предварительного установления соединения. В момент передачи пакетов соединение еще не существует. Пакеты посылаются в сеть без гарантии доставки. Сеть доставляет каждый пакет по назначению абсолютно независимо от других пакетов. Маршруты последовательно передаваемых пакетов могут отличаться, поэтому порядок принятых пакетов может отличаться от порядка, в котором они передавались. ПротоколIPне гарантирует доставку пакетов по назначению – это задача протоколов более высокого уровня. За обнаружение и исправление ошибок также отвечают протоколы более высокого уровня.

Пропускная способность в IP-сетях распределяется эффективно, так как она предоставляется только тем пользователям, которые в ней нуждаются. ПротоколIPвсегда передает максимально возможное число пакетов с максимально возможной скоростью, но не гарантирует выделение им достаточной пропускной способности. Если сеть переполняется, часть пакетов будет потеряна. Протоколы более высоких уровней отслеживают возникновение таких ситуаций и обеспечивают повторную отправку потерянных пакетов.

IP-пакет может содержать любые данные от любого приложения. В 80-е годыXXвека наиболее важными видами сервиса были электронная почта, Интернет-услуги и передача файлов. В настоящее время широкое распространение приобретают технологии передачи голоса по IP-протоколу (VoIP-VoiceoverIP),IP-телевидение (IPTV) и технология «видео по требованию» (VoD-VideoonDemand).

Рис. 1.2. Протокол IP работает в любых физических сетях, по этому протоколу могут работать любые приложения.

Приложения обычно работают не непосредственно по протоколу IP, а по протоколу транспортного уровня, который является 4 уровнем моделиOSI. Основными протоколами этого уровня являютсяTCP(TransmissionControlProtocol– протокол контроля передачи) иUDP(UserDatagramProtocol– протокол передачи пакетов пользователя). Оба протоколаTCPиUDPявляются протоколами точка-точка, они выполняются в оконечном оборудовании и не влияют на работу сети. ПротоколTCPвключает улучшенную коррекцию ошибок, управление потоком и т.д. и обеспечивает приложениям надежную двустороннюю связь по предварительно установленному соединению. Типичными приложениями, использующими протоколTCPявляются электронная почта и Интернет-услуги. ПротоколUDPне требует предварительного установления соединения, он включает только адресацию и простой алгоритм обнаружения ошибок. ПротоколUDPиспользуют приложения, работающие в реальном масштабе времени, такие какVoIPиIPTV.

Практически любая сеть передачи данных или сеть связи может быть подключена к сети Интернет или любой другой IP-сети. Приведем несколько примеров: традиционная аналоговая телефонная сеть (POTS),ISDN,ATM,xDSL,Ethernet, сети подвижной связи (GSM;GPRS;EDGE,UMTS) и беспроводные локальные (WLAN-wirelesslocalareanetwork) или глобальные сети (WMAN,Wimax).

Одним из главных достоинств протокола IPявляется его универсальность. Он способен работать в любых физических сетях, и любые приложения могут работать по этому протоколу. Известен афоризм:”IPovereverything-everythingoverIP” (протоколIPпо чему угодно – все, что угодно, по протоколуIP). Приложения никак не зависят от физических сетей, они работают по семейству протоколовIP. Все новые приложения, которые будут разработаны, смогут взаимодействовать через существующие сети, и не потребуют создания новой сетевой инфраструктуры. Новые, более эффективные сетевые технологии также могут быть внедрены без каких-либо изменений существующих приложений. Хорошим примером здесь может служить развитие технологииEthernet: 10 Мбит/с100 Мбит/с1 Гбит/с10 Гбит/с…