Краткие итоги
Международная организация по стандартизации (ISO) создала модель, называемую взаимодействием открытых систем (OSI), которая позволяет связываться между собой разнообразным системам.
Модель OSI с семью уровнями обеспечивает рекомендации для развития универсально совместимых протоколов организации сети.
Физический, канальный и сетевой уровни – это уровни поддержки сети.
Сеансовый, представительский и прикладной уровни — пользовательские уровни поддержки.
Транспортный уровень связывает уровни поддержки сети и пользовательские уровни поддержки.
Физический уровень координирует функции, для того чтобы передать битовый поток по физической среде.
Канальный уровень предназначен для того, чтобы доставлять модули данных от одной станции до следующей без ошибок.
Сетевой уровень отвечает за доставку "источник - пункт назначения" пакета через множество сетевых линий связи.
Транспортный уровень отвечает за доставку "источник - пункт назначения" полного сообщения.
Сеансовый уровень устанавливает, обслуживает и синхронизирует взаимодействие между средствами связи.
Уровень представления гарантирует способность к взаимодействию между средствами связи с помощью преобразования данных во взаимно согласованные форматы.
Прикладной уровень дает возможность пользователям обратиться к сети.
TCP/IP — иерархический набор протокола с пятью уровнями, разработанный до модели OSI.
Прикладной уровень TCP/IP эквивалентен объединению сеансового, представительного и прикладного уровней модели OSI.
Три типа адресов используются системами, применяющими протокол TCP/IP: физический адрес, межсетевой адрес (адрес IP) и адрес порта.
Физический адрес, также известный как адрес связи, является адресом узла, определяемым его LAN или WAN.
Адрес IP уникально определяет хост в Интернете.
Адрес порта идентифицирует процесс.
IPv6, как предполагается, в ближайшем будущем заменит IPv4.
25. Стек протоколов tsp/ip
Протоколы – это набор правил и процедур, регулирующих порядок осуществления связи. Компьютеры, участвующие в обмене, должны работать по одним и тем же протоколам, чтобы в результате передачи вся информация восстанавливалась в первоначальном виде.
TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol - Протокол управления передачей/Межсетевой протокол) был и остается протоколом, с помощью которого работает интернет. За то время, что интернет базировался на TCP/IP, он превратился в протокол, который используется в сетях любых конфигураций и размеров. В этой лекции исследуется протокол TCP/IP и возможность его применения в сети, работающей под операционной системой Windows XP Professional.
TCP/IP Вся прелесть протокола TCP/IP заключается в том, что он позволяет обмениваться информацией между компьютерами, работающими в разных операционных системах. Например, Novell NetWare умеет "разговаривать" на языке TCP/IP, как и Windows XP Professional. TCP/IP разработан DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency) в 1970-х годах. Целью его разработки являлось создание возможности для обмена информацией между различными компьютерами, независимо от их местоположения. С самого начала TCP/IP разрабатывался на компьютерах UNIX, что способствовало росту популярности протокола, так как производители включали TCP/IP в набор программного обеспечения каждого UNIX-компьютера. TCP/IP находит свое отображение в эталонной модели OSI, как это показано на рисунке 3.1. Вы видите, что TCP/IP располагается на третьем и четвертом уровнях модели OSI. Смысл этого состоит в том, чтобы оставить технологию работы LAN разработчикам. Целью TCP/IP является передача сообщений в локальных сетях любого типа и установка связи с помощью любого сетевого приложения. Протокол TCP/IP функционирует за счет того, что он связан с моделью OSI на двух самых нижних уровнях - на уровне передачи данных и физическом уровне. Это позволяет TCP/IP находить общий язык практически с любой сетевой технологией и, как результат, с любой компьютерной платформой. TCP/IP включает в себя четыре абстрактных уровня, перечисленных ниже.
Стек протоколов TCP/IP соответствует эталонной модели OSI
Для того чтобы при обмене данными компьютеры, объединенные в сеть, действовали согласованно, разработан ряд стандартов и правил, называемых протоколами. Весь набор сетевых протоколов, на которых базируется Интернет, называется TCP/IP. Название образовано из аббревиатур двух базовых протоколов – TCP, отвечающего за гарантированную транспортировку данных по каналам связи, и IP, содержащего правила адресации. Протоколы, входящие в семейство TCP/IP, разделяются на уровни: • физический уровень описывает среду передачи данных (будь то кабель, оптоволокно или радиоканал), физические характеристики такой среды и принцип передачи данных (разделение каналов, модуляцию, амплитуду сигналов, частоту сигналов, способ синхронизации передачи, время ожидания ответа и максимальное расстояние); • канальный уровень описывает, каким образом передаются пакеты данных через физический уровень, включая кодирование (т.е. специальные последовательности битов, определяющих начало и конец пакета данных). Примеры протоколов канального уровня – Ethernet, IEEE 802.11 Wireless Ethernet, SLIP, Token Ring, ATM и MPLS; • сетевой уровень изначально разработан для передачи данных из одной сети (подсети) в другую; • протоколы транспортного уровня могут решать проблему гарантированной доставки сообщений («дошло ли сообщение до адресата?»), а также гарантировать правильную последовательность прихода данных. Транспортные протоколы определяют, для какого именно приложения предназначены эти данные; • на прикладном уровне работает большинство сетевых приложений. Эти программы имеют свои собственные протоколы обмена информацией, например, HTTP для WWW, FTP (передача файлов), SMTP (электронная почта), SSH (безопасное соединение с удалённой машиной), DNS (преобразование символьных имён в IP-адреса) и многие другие. Благодаря своему широкому распространению протокол TCP/IP фактически стал интернет-стандартом. Компьютер, на котором реализована сетевая технология, основанная на модели OSI (Ethernet или Token Ring), имеет возможность устанавливать связь с другими устройствами. Что такое TCP/IP То, что компьютеры могут общаться между собой, само по себе представляется чудом. Ведь это компьютеры от разных производителей, работающие с различными операционными системами и протоколами. При отсутствии какой-то общей основы такие устройства не смогли бы обмениваться информацией. При пересылке по сети данные должны иметь такой формат, который был бы понятен как отправляющему устройству, так и принимающему. TCP/IP удовлетворяет этому условию за счет своего межсетевого уровня. Этот уровень напрямую совпадает с сетевым уровнем эталонной модели OSI и основан на фиксированном формате сообщений, называемом IP-дейтаграммой. Дейтаграмма - это нечто вроде корзины, в которую помещена вся информация сообщения. Например, при загрузке веб-страницы в браузер то, что вы видите на экране, доставлено по частям дейтаграммой. Легко перепутать дейтаграммы с пакетами. Дейтаграмма - это информационная единица, в то время как пакет - это физический объект сообщения (созданный на третьем и более высоких уровнях), который действительно пересылается в сети. Хотя некоторые считают эти термины взаимозаменяемыми, их различие на самом деле имеет значение в определенном контексте - не здесь, конечно. Важно понять то, что сообщение разбивается на фрагменты, передается по сети и собирается заново на принимающем устройстве.
Положительным в таком подходе является то, что если один-единственный пакет будет испорчен во время передачи, то потребуется повторная передача только этого пакета, а не сообщения целиком. Другой положительный момент состоит в том, что ни одному хосту не приходится ждать неопределенно долгое время, пока не закончится передача на другом хосте, чтобы послать свое собственное сообщение. TCP и UDР При пересылке IP-сообщения по сети используется один из протоколов транспортировки: TCP или UDР. TCP (Transmission Control Protocol) составляет первую половину аббревиатуры TCP/IP. Протокол пользовательских дейтаграмм (User Datagram Protocol, UDР) используется вместо ТСР для транспортировки менее важных сообщений. Оба протокола служат для корректного обмена сообщениями в сетях TCP/IP. Между этими протоколами есть одно существенное различие. ТСР называют надежным протоколом, так как он связывается с получателем для проверки факта получения сообщения. UDР называют ненадежным протоколом, так как он даже не пытается устанавливать связь с получателем, чтобы убедиться в доставке.
Важно помнить, что для доставки сообщения можно воспользоваться только одним протоколом. Например, при загрузке веб-страницы доставкой пакетов управляет ТСР без всякого вмешательства UDP. С другой стороны, простой протокол передачи файлов (Trivial File Transfer Protocol, TFTP) загружает или отправляет сообщения под контролем протокола UDP. Используемый способ транспортировки зависит от приложения - это может быть электронная почта, НТТР, приложение, отвечающее за сетевую работу, и так далее. Разработчики сетевых программ используют UDP везде, где только можно, так как этот протокол снижает избыточный трафик. Протокол ТСР прилагает больше усилий для гарантированной доставки и передает гораздо больше пакетов, чем UDP. На рисунке 3.2 представлен список сетевых приложений, и показано, в каких приложениях применяется ТСР, а в каких - UDP. Например, FTP и TFTP делают практически одно и то же. Однако TFTP, в основном, применяется для загрузки и копирования программ сетевых устройств. TFTP может использовать UDP, потому что при неудачной доставке сообщения ничего страшного не происходит, поскольку сообщение предназначалось не конечному пользователю, а администратору сети, уровень приоритета которого гораздо ниже. Другим примером является сеанс голосовой видеосвязи, в котором могут быть задействованы порты как для ТСР-сессий, так и для UDP. Так, сеанс TCP инициируется для обмена данными при установке телефонной связи, в то время как сам телефонный разговор передается посредством UDP. Это связано со скоростью потоковой передачи голоса и видео. В случае потери пакета не имеет смысла повторно посылать его, так как он уже не будет соответствовать потоку данных.
ТСР и UDP управляют разными сетевыми приложениями (номерами портов)
|
Cтек протоколов TCP/IP
стек протоколов TCP/IP является наиболее распространенным на сегодняшний день стеком протоколов
гибкость и возможности маршрутизации трафика позволяют использовать его в сетях различного масштаба
cтек протоколов TCP/IP представляет собой набор сетевых протоколов, регламентирующих все стороны процесса взаимодействия сетевых устройств
Требования-характеристики
Отказоустойчивость. Сеть, построенная с использованием протокола, должна сохранять свою функциональность, даже если часть сети утратит свою работоспособность.
Расширяемость. Протокол должен допускать возможность легкого расширения сети. Добавление к сети новых сегментов не должно приводить к нарушению работы существующих служб.
Надежность. Протокол должен включать в себя механизмы, обеспечивающие надежную передачу информации внутри сети, независимо от надежности существующих коммуникаций.
Внутренняя простота. Протокол должен иметь простую структуру, чтобы обеспечивать достаточную производительность.