Стек протоколов tcp/ip

TCP/IP – собирательное название для набора (стека) сетевых протоколов разных уровней, используемых в Интернет. Особенности TCP/IP:

открытые стандарты протоколов, разрабатываемые независимо от программного и аппаратного обеспечения;

независимость от физической среды передачи;

система уникальной адресации;

стандартизованные протоколы высокого уровня для распространенных пользовательских сервисов.

Стек протоколов TCP/IP делится на 4 уровня:

прикладной,

транспортный,

межсетевой,

физический и канальный.

Рисунок Пример стека протоколов TCP/IP

Рисунок Схема прохождения пакетов из локальной сети к серверу

Каким образом мы попадаем со своего компьютера на удаленный сервер? Все наши компьютеры объединены в локальную сеть, и имеют локальную IP-адресацию. Пакеты с такой адресацией "путешествовать" в глобальной сети не смогут, т.к. маршрутизаторы их не пропустят.

Поэтому существует шлюз, который преобразовывает пакеты с локальными IP-адресами, давая им свой внешний адрес. И дальше пакеты путешествуют с адресом шлюза.

Локальных сетей слишком много, поэтому реально объединяют автономные системы. Автономная система (AS - autonomous system) – сеть, находящаяся под одним административным контролем, это может быть несколько компьютеров или большая сеть.

Сравнительная оценка сетевых архитектур iso и tcp/ip

Архитектура ISO предусматривает жёсткий набор протоколов на всех уровнях модели, когда на каждом уровне между взаимодействующими объектами сначала устанавливается логическая связь, а уже затем передаются данные. При этом сверху до низу сохраняется последовательность передачи протокольных единиц (блоков, фрагментов, пакетов, кадров) и предпринимаются специальные меры для сохранения целостности этих порций данных. В случае потери или искажения протокольной единицы на каждом уровне (кроме физического) осуществляются перезапрос и повторная передача искажённой протокольной единицы.

Архитектура TCP/IP предусматривает возможность ветвления протоколов и даже добавление новых. За целостностью данных следит транспортный уровень (протокол ТСР) либо сам пользователь (протокол UDP).

Различия в идеологии построения сетевых архитектур порождают существенные различия механизма передачи данных на всех уровнях стандарта ISO за исключением физического и канального, где могут применяться протоколы LAP-B и Х.21, но могут и другие. Основные отличия в алгоритме передачи данных состоят, во-первых, в идеологии защиты от ошибок, и, во-вторых, в реализации режима коммутации пакетов (КП).

Рассмотрим методы борьбы с ошибками. Вопросам защиты данных от ошибок и сбоев уделено много внимания. Для этого выделяется второй (канальный) уровень. Обнаружение ошибок выполняется с помощью мощного помехоустойчивого кода типа БЧХ (Рек. V.42) с минимальным кодовым расстоянием d0=5, что позволяет обнаруживать любую 4-х кратную ошибку. Исправление ошибок выполняется с помощью алгоритмов с обратной связью – РОС-ОЖ или (чаще) РОС-НП. Для борьбы со вставками и выпадениями кадров используются тайм-аут и циклическая нумерация кадров. На сетевом уровне обеспечиваются нумерация пакетов и их перезапрос. Всё это позволяет использовать передающую среду практически любого качества, однако платой за это является высокая степень вносимой избыточности, т.е. падение реальной скорости передачи информации.

В архитектуре TCP/IP первый и второй уровни вообще не оговорены, т.е. передача может вестись даже без защиты от ошибок. Повышение верности возложено на транспортный протокол ТСР. Если используются хорошие каналы, например, волоконно-оптические линии связи (ВОЛС), то на транспортном уровне используется протокол UDP, где не предусмотрена защита от ошибок. В этом случае обнаружение и исправление ошибок осуществляются на прикладном уровне специальными программами пользователя. Такой подход становится понятным, т.к. архитектура TCP/IP первоначально была реализована в сети ARPANET, где использовались выделенные высокоскоростные каналы.

Рассмотрим различия в способах коммутации пакетов, т.е. в реализации 3-го уровня ISO. В архитектуре ISO за маршрутизацию (доставку пакетов по адресу) отвечает третий (сетевой) уровень (Рек. Х.25). Предусматривается создание виртуальных соединений или каналов от источника до получателя, а затем по этому соединению передаются пакеты. Такой режим называется виртуальным режимом КП и по принципам напоминает традиционную коммутацию каналов (КК). В архитектуре TCP/IP реализуется другой подход, называемый дейтаграммным режимом КП. Этот режим резко упрощает задачу маршрутизации, но порождает проблему сборки сообщений из пакетов, т.к. пакеты одного сообщения могут доставляться по разным маршрутам и поступать к получателю в разное время. Дейтаграммный режим КП по принципам напоминает коммутацию сообщений (КС).