5. Стек протоколов tcp/ip

Передача данных между всеми компонентами системы осуществляется по стеку протоколов TCP/IP.

Стек протоколов TCP/IP состоит из нескольких уровней:

Канальный уровень. Организует данные в кадры. Каждый кадр имеет заголовок, содержащий адрес и управляющую информацию, а завершающая секция кадра используется для определения ошибок. Заголовки кадров содержат физические адреса (MAC) источника и назначения, которые идентифицируют передающую и принимающую интерфейсные карты локальной сети (сетевые адаптеры).

Вызов соединения (связи) в локальной сети, т.е. создание некоторой линии между конечными точками передачи данных описываются протоколами уровня связи данных.

Кроме того, канальный уровень имеет дело с физическими носителями, разъемами и сигналами для представления логических нулей и единиц. Например, адаптеры сетевого интерфейса Ethernet и соединяющие их кабели реализуют функции канального уровня.

Сетевой уровень. Функции сетевого уровня выполняет протокол IP, который осуществляет, маршрутизацию данных между системами. Данные пересылаются в элементах, называемых датаграммами.

Датаграмма имеет заголовок IP, содержащий информацию об адресации для третьего уровня. Маршрутизатор проверяет адрес назначения для пересылки датаграммы в нужное место. Сетевой уровень не гарантирует тот же порядок получения датаграмм, как при их отправке.

Транспортный уровень (TCP). Протокол TCP выполняет функции транспортного уровня и обеспечивает надежную службу пересылки данных для приложений. Уровень IP не гарантирует правильной доставки дейтаграмм, поэтому TCP/IP встроен специальный механизм, гарантирующий пересылку данных без ошибок и пропусков и в той последовательности, в которой они были отправлены. TCP приходится следить за истекшими интервалами ожидания и заниматься повторной передачей пакетов, восстанавливать сообщения из прибывших не в том порядке дейтаграмм.

TCP отсылает сегменты в IP, в котором производится маршрутизация данных в заданное место. На другой стороне соединения TCP предполагает получение тех же сегментов данных от IP, определяет приложение, которому направлены эти данные, и передает их приложению в том порядке, в котором они были отправлены.

Кроме того, TCP осуществляет управление потоком, чтобы быстрый отправитель не завалил информацией медленного получателя.

Последним уровнем TCP/IP является Прикладной уровень. Имеются множество стандартных протоколов такие как FTP (протокол передачи файлов), SMTP (протокол передачи почты), HTTP (протокол передачи гипертекста) и т.д. Но в данной работе для обмена данными между сервером, клиентом и трекером будет реализован свой прикладной протокол.

Рисунок 8. Инкапсуляция и демультиплексирование данных

1.     Данные из программы отправителя делятся на части на уровне протокола TCP, к ним добавляется заголовок TCP содержащий данные необходимые для последующего восстановления передаваемого сообщения, образуется TCP сегмент.

2.     На сетевом уровне сегменты TCP укладываются в IP датаграммы (1 сегмент в 1 датаграмму). К сегменту TCP добавляется заголовок IP, содержащий адреса отправителя и получателя в формате IP-адреса, образуется IP датаграмма.

3.     На канальном уровне к IP датаграмме добавляется заголовок кадра, содержащий физические адреса (MAC) передающей и принимающей сетевой карты, образуются кадры.

4.     Полученные кадры преобразуются сетевой картой отправителя в физические сигналы, передаваемые по среде передачи данных.

5.     Принимающая сетевая карта преобразуется физические сигналы обратно в кадры и передаёт их на сетевой уровень.

6.     Сетевой уровень преобразует кадры в IP датаграммы и передаёт их на транспортный уровень.

7.     Транспортный уровень преобразует IP датаграммы в TCP сегменты и передаёт их в программу получатель на прикладной уровень, образуется входной поток байтов.