4.2.3 Сети tcp/ip

Протоколы TCP/IP были разработаны в 1970-х гг. специально для применения в сети с коммутацией пакетов, создававшейся Министерством обороны США. Тогда эта сеть называлась ARPANET, теперь же — Интернет. С момента создания протоколы TCP/IP были связаны с ОС UNIX. Таким образом, они появились до персональных компьютеров эталонной модели OSI, протокола Ethernet и большинства других ком­понентов, которые в наши дни считаются основой компьютерных се­тей. В отличие от других протоколов, отчасти выполняющих те же фун­кции, например, IPX (Internetwork Packet Exchange) фирмы Novell, TCP/IP никогда не был продуктом определенной компании. С самого начала он представлял собой плод коллективных усилий.

При разработке TCP/IP не­зависимость от платформы была главным руководящим принципом. Многие его компоненты существуют именно для того, чтобы сред­ствами TCP/IP любой компьютер с сетевыми возможностями мог обмениваться данными с другим компьютером сети.

Из всех распространенных протоколов локальных сетей протоколу TCP/IP присущи наименьшее быстродействие и наибольшая сложность конфигурирования. Несмотря на это, он все же получил широкое распространение. Это объясняется следующими причинами.

• В протоколе TCP/IP используется гибкая схема адресации, весьма удачная для маршрутизации даже в самых больших сетях. Пакеты данных можно коммутировать (перенаправлять в другую подсеть) в зависимости от адреса назначения.

• Протокол TCP/IP поддерживается практически во всех операционных системах и на всех платформах.

• К настоящему времени разработано и применяется огромное количество инстру­ментов и утилит для мониторинга и управления комплектом протоколов TCP/IP.

• Протокол TCP/IP де-факто является протоколом глобальной сети Internet. В любой системе, подключаемой кInternet, должен быть реализован протокол TCP/IP.

Поскольку в последние годы Интернет разрастается буквально взрывными темпами, набор протоколов TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) используется теперь гораздо чаще других на­боров протоколов.

Стандарты TCP/IP опубликованы группой IETF (Internet Engineering Task Force) в документах с общим заголовком RFC (Requests for Comments). В их число входят документы с определениями стандартов протокола на разных стадиях разработки. Кроме того, там же содержатся информационные сообщения, сведения об эксперимен­тальных проверках.

Документ, опубликованный IETF в виде RFC и наделённый номером, никогда более не изменяется. Если IETF публикует переработанную версию RFC, ей присваивается новый номер.

Протоколы TCP/IP были разработаны задолго до эталонной модели OSI, но они также разделены на несколько уровней. Вообще, распре­деление сетевых функций компьютера на несколько отдельных про­токолов по сравнению с созданием единого «монолитного» протоко­ла обладает рядом преимуществ.

• Независимость от платформы.Разделение протоколов облегчает поддержку разнообразных вычислительных платформ. Создание или модернизация протоколов для поддержки новых стандартов физического уровня или сетевыхинтерфейсов прикладного програм­мирования(ApplicationProgrammingInterface,API) не требуют мо­дификаций всего стека.

• Эффективность работы.Благодаря наличию на одном и том же уровне нескольких протоколов, приложение может выбрать из них один, наилучшим образом отвечающий поставленной задаче.

• Одновременная разработка.Благодаря разбиению стека на уровни разработка различных протоколов может происходить одновре­менно, с привлечением наиболее разбирающихся в функциях дан­ного уровня специалистов.

Модель OSI		Стек протоколов TCP/IP
7 Прикладной уровень	API– функции	4 Прикладной уровень
6 Представительский уровень	Трансляция, преобразование данных
5 Сеансовый уровень	Регистрация, безопасность, управление диалогом
4 Транспортный уровень	Потоковая передача, контроль целостности и ошибок передачи, разрешение имён	3 Межузловой уровень
3 Сетевой уровень	Маршрутизация, адресация, фрагментация	2 Межсетевой уровень
2 Канальный уровень	Формирование кадров, управление доступом	1 Уровень доступа
1 Физический уровень	Сетевые платы, кабельная система, модемы	к среде

Протоколы TCP/IPразделены на 4 уровня (Рис. ).

Рис. 4.12 Сравнение модели OSI и стека протоколов Internet

• Уровень сетевого интерфейса (Link).В набор TCP/IP входят несколько простейших протоколов сетевого уровня, например,SLIP(SerialLineInternetProtocol) иРРР(Point-to-PointProtocol). А вот спецификаций физического уровня или сложных протоколов для локальных компьютерных сетей, наподобиеEthernetиTokenRing, TCP/IP не содержит. Поэтому, несмотря на наличие в TCP/IP уровня, подобного канальному уровню OSI, чаще всего протокол, действующий на этом уровне, не входит в набор TCP/IP. Зато в него входит протоколARP(AddressResolutionProtocol), о котором можно сказать, что он (хотя бы частично) действует на каналь­ном уровне, поскольку обслуживает межсетевой уровень, распо­ложенный над канальным.

• Межсетевой уровень (Internet).Эквивалентен сетевому уровню модели OSI. Главный протокол этого уровня— IP(InternetPro­tocol). Он предоставляет расположенному над ним транспортному уровню услуги по инкапсуляции данных, маршрутизации, адреса­ции и фрагментации пакетов. На этом же уровне действуют еще два протокола — ICMP (Internet Control Message Protocol) и IGMP (Internet Group Message Protocol). Обратите внимание, что слово «internet» в английском названии этого уровня обозначает именно «межсетевой», а не Интернет. Не путайте два этих термина.

• Транспортный уровень (Transport).Эквивалент одноименного уров­ня модели OSI. В наборе TCP/IP на этом уровне действует два протокола —TCP(TransmissionControlProtocol) иUDP(UserDatagramProtocol), которые выполняют операции по передаче данных, соответственно, ориентированные и не ориентированные на соединение.

• Прикладной Уровень (Application).Протоколы TCP/IP на этом уровне бывают нескольких видов. Некоторые, например,FTP(FileTransferProtocol), сами являются приложениями, другие, например,HTTP(HypertextTransferProtocol), обслуживают приложения.

Протоколы TCP/IP разрабатывались для использования в Интер­нете и предназначены для поддержки систем на любой компью­терной платформе и с любой ОС.

Стек протоколов TCP/IP разделяется на четыре уровня: сетевого интерфейса, межсетевой, транспортный и прикладной.

Преобразование IP-адресов в аппаратные адреса, необходимые для установки связи протоколами канального уровня, осуществляется с помощью протокола ARP.

Протокол ICMPвыполняет ряд функций на межсетевом уровне, в том числе рассылает сообщения об ошибках и запросы на получе­ние информации.

Протоколы прикладного уровня не участвуют в процессе переда­чи данных, выполняемом нижними уровнями. В их задачу входит организация обмена сообщениями между различными программами и службами, работающими на TCP/IP - компьютерах.