2.2. Основы технологии tcp/ip и ip-сети. Модель протоколов tcp-ip. Уровни элементов ip-сети.

Технология TCP/IP предназначена для построения IP-сетей. Обозначение TCP/IP указывает на стек протоколов, используемых в IP-сетях, где основными являются протоколы: IP (Internet Protocol – Интернет протокол) и TCP (Transfer (or transport) Control Protocol – протокол управления передачей). По этой технологии работают сети Интернет и Интранет. Изначально IP-сети создавались только для передачи данных. Но вскоре IP-сети приобрели свойства мультимедийных.

Основная идея построения IP-сети состоит в объединении между собой отдельных сетей в единую сеть. Объединяться могут локальные (LAN) и глобальные (WAN) сети. В каждой точке соединения сетей устанавливается маршрутизатор, выполняющий роль межсетевого узла. Таким образом IP-сеть представляет собой составную сеть, в которую входит множество отдельных сетей.

Рассмотрим модель протоколов TCP/IP.

Модель включает в себя 4 уровня: сетевых интерфейсов, межсетевого взаимодействия, транспортный и прикладной.( счет уровней идет сверху вниз).

На уровне сетевых интерфейсов (уровень 4 TCP/IP) происходит взаимодействие с физической средой передачи потоков битов, а также выполняются функции канального уровня по передаче кадров. Количество интерфейсов, взаимодействующих с уровнем 4 протоколов TCP/IP, не ограничено.

На уровне межсетевого взаимодействия (уровень 3 TCP/IP) регламентировано несколько протоколов, из которых главным является протокол IP. Он выполняет основные сетевые функции: выбор маршрута для каждого пакета, пересылку пакета с входа на выход (коммутация) узла. В терминале этот протокол формирует и вставляет (инкапсулирует) в каждый пакет адрес сетевого узла назначения (IP-адрес). Этот уровень характеризуется негарантированной доставкой пакетов получателю.

Протокол RIP относится к дистанционно-векторным внутренним протоколам. Принцип его работы состоит в том, что каждый маршрутизатор периодически широковещательно рассылает информацию о расстоянии от себя до всех известных ему подсетей (вектор расстояний), входящих в данную составную сеть. Протокол RIP применяется для относительно небольших сетей.

Протокол OSPF относится к протоколам состояния связей, использующий алгоритм SPF поиска кратчайшего пути в графе. Каждая вершина графа соответствует одному маршрутизатору сети, а ребра – связям между маршрутизаторами.Алгоритм SPF, основываясь на базе данных состояния связей, вычисляет кратчайшие пути между заданной вершиной графа и всеми остальными вершинами. Результатом работы этого алгоритма является таблица маршрутизации.

Протокол ICMP предназначен для обмена информацией об ошибках между маршрутизаторами сети и узлом, являющимся источником пакетов. С помощью специальных пакетов протокола ICMP источник извещается о невозможности доставки пакета, о превышении времени жизни пакета, о недопустимых величинах параметров и об иных событиях.

Протокол ARP служит для того, чтобы по IP-адресу можно было бы найти МАС-адрес. Поиск происходит либо внутри узла сети, либо путем обращения к ARP-серверу.

Транспортный уровень (уровень 2 TCP/IP) также называется основным. На этом уровне функционируют протокол управления передачей TCP и протокол дейтаграмм пользователя UDP (User Datagram Protocol). Протокол TCP обеспечивает надежную передачу сообщений между приложениями пользователей за счет образования виртуальных соединений. протокол UDP используется при передаче речи и видео в реальном масштабе времени. Этот протокол выполняет только функции связующего звена между протоколом IP и приложениями.

Прикладной уровень (уровень 1 TCP/IP) включает в себя множество протоколов, обеспечивающих взаимодействие с приложениями пользователей. Чаще всего здесь используются протоколы: HTTP - протокол доставки гипертекстовых сообщений; TELNET - протокол удаленного доступа; FTP и TFTP - протоколы передачи файлов; SMTP - протокол почтового обмена; SNMP - протокол сетевого управления.

В IP-сетях протоколы всех четырех уровней модели TCP/IP выполняются только в оконечном оборудовании, к которому чаще всего относятся компьютеры пользователей, IP-телефоны и шлюзы. В маршрутизаторах работают только протоколы двух нижних уровней.