Самостоятельная работа №3 «Стек tcp/ip»

Цель работы: обобщить и систематизировать знания по теме «Понятие стека коммуникационных протоколов. Обзор стандартных стеков».

Время выполнения: 8 часа

Краткие теоретические сведения

Семейство протоколов TCP/IP работает на любых моделях компьютеров, произведенных различными производителями компьютерной техники и работающих под управлением различных операционных систем. С помощью протоколов TCP/IP можно объединить практически любые компьютеры. И что самое удивительное, сегодняшние реализации протокола TCP/IP очень далеки от того, как он задумывался исходно. В конце 60-х годов начался исследовательский проект, финансируемый правительством США, по разработке сети пакетной коммутации, а в 90-х годах результаты этих исследований превратились в наиболее широко используемую форму сетевого взаимодействия между компьютерами. В настоящее время это действительно открытая система, а именно, семейство протоколов и большое количество бесплатных реализаций (либо достаточно дешевых). Они составляют основу того, что в настоящее время называется словом Internet.

Сетевые протоколы обычно разрабатываются по уровням, причем каждый уровень отвечает за собственную фазу коммуникаций. Семейства протоколов, такие как TCP/IP, это комбинации различных протоколов на различных уровнях. Каждый уровень несет собственную функциональную нагрузку.

1. Канальный уровень (link layer). Еще его называют уровнем сетевого интефейса. Обычно включает в себя драйвер устройства в операционной системе и соответствующую сетевую интерфейсную плату в компьютере. Вместе они обеспечивают аппаратную поддержку физического соединения с сетью (с кабелем или с другой используемой средой передачи).

2. Сетевой уровень (network layer), иногда называемый уровнем межсетевого взаимодействия, отвечает за передачу пакетов по сети. Маршрутизация пакетов осуществляется именно на этом уровне. IP (Internet Protocol - протокол Internet), ICMP (Internet Control Message Protocol - протокол управления сообщениями Internet) и IGMP (Internet Group Management Protocol - протокол управления группами Internet) обеспечивают сетевой уровень в семействе протоколов TCP/IP.

3. Транспортный уровень (transport layer) отвечает за передачу потока данных между двумя компьютерами и обеспечивает работу прикладного уровня, который находится выше. В семействе протоколов TCP/IP существует два транспортных протокола: TCP (Transmission Control Protocol) и UDP (User Datagram Protocol). TCP осуществляет надежную передачу данных между двумя компьютерами. Он обеспечивает деление данных, передающихся от одного приложения к другому, на пакеты подходящего для сетевого уровня размера, подтверждение принятых пакетов, установку тайм-аутов, в течение которых должно прийти подтверждение на пакет, и так далее. Так как надежность передачи данных гарантируется на транспортном уровне, на прикладном уровне эти детали игнорируются. UDP предоставляет более простой сервис для прикладного уровня. Он просто отсылает пакеты, которые называются датаграммами (datagram) от одного компьютера к другому. При этом нет никакой гарантии, что датаграмма дойдет до пункта назначения. За надежность передачи данных, при использовании датаграмм отвечает прикладной уровень. Для каждого транспортного протокола существуют различные приложения, которые их используют.

4. Прикладной уровень (application layer) определяет детали каждого конкретного приложения. Существует несколько распространенных приложений TCP/IP, которые присутствуют практически в каждой реализации:

• Telnet - удаленный терминал;

• FTP, File Transfer Protocol - протокол передачи файлов;

• SMTP, Simple Mail Transfer Protocol - простой протокол передачи электронной почты;

• SNMP, Simple Network Management Protocol - простой протокол управления сетью.

Значительная часть технологии TCP/IP направлена на решение следующих задач адресации:

1. Задача согласованного использования адресов различного типа включает отображение адресов разных типов, например, преобразование сетевого IP – адреса в локальный, доменного имени в IP – адрес.

2. Обеспечение уникальности адресов. В зависимости от типа адреса требуется обеспечивать однозначность адресации в переделах компьютера, подсети, корпоративной сети или Интернета.

3. Конфигурирование сетевых интерфейсов и сетевых приложений.

Каждая из перечисленных задач имеет достаточно простое решение для сети, число узлов которой не превосходит нескольких десятков. Например, для отображения символьного доменного имени в IP – адрес достаточно поддерживать на каждом хосте таблицу всех символьных имен, используемых в сети, и соответствующих им IP – адресов. Так же просто присвоить всем интерфейсам в небольшой сети уникальные адреса. В крупных сетях эти же задачи усложняются настолько, что требуют принципиально других решений.

Ключевым словом, которое характеризует подход к решению этих проблем, принятый в TCP/IP, является масштабируемость.

Процедуры, предлагаемые в TCP/IP для назначения, отображения и конфигурирования адресов, одинаково хорошо работают в сетях разного масштаба.

Задание к работе

1. Вычислите максимально возможное количество компьютеров в сетях класса A, B и C.

2. Достаньте копию Host Requirements RFC и рассмотрите принцип непотопляемости (robustness principle) , который применяется к каждому уровню семейства протоколов TCP/IP. Какое применение можно найти для этого принципа?

3. Получите копию RFC 1000, чтобы понять, откуда появился термин RFC.

4. Заполнить таблицу:

   Тип адреса	Процедура назначения
   Аппаратный
   Сетевой

5. Заполнить таблицу:

   Функции	Протокол ARP
   	Клиентская часть	Серверная часть
   …	+

6. Заполнить таблицу, иллюстрирующую структуру IP – адресов разных классов:

Класс	Первые биты	Наименьший номер сети	Наибольший номер сети	Максимальное число узлов в сети
A
B
C
D
E

Рекомендуемая литература: 1.1, 1.2, 1.3, 2.2

Самостоятельная работа № 4 «Соответствие уровней стека TCP/IP уровням семиуровневой модели OSI»

Цель работы: обобщить и систематизировать знания по теме «Реализация межсетевого взаимодействия средствами стека TCP/IP. Многоуровневая структура стека TCP/IP. Соответствие уровней стека TCP/IP семиуровневой модели OSI».

Время выполнения: 2 часа