TCP/IP protokollide töö alus ülemaailmne võrk Internet. Täpsemalt öeldes on TCP/IP protokollide loend või virn ja tegelikult reeglite kogum, mille järgi teavet vahetatakse (rakendatud on pakettkommutatsiooni mudel).
Selles artiklis analüüsime TCP/IP-protokolli pinu tööpõhimõtteid ja proovime mõista nende tööpõhimõtteid.
Märkus. Sageli viitab TCP/IP-lühend kogu võrgule, mis töötab nende kahe protokolli, TCP ja IP, alusel.
Sellise võrgu mudelis lisaks põhiprotokollidele TCP (transpordikiht) ja IP (võrgukihi protokoll) sisaldab rakendus- ja võrgukihi protokolle (vt fotot). Kuid pöördume tagasi otse TCP- ja IP-protokolli juurde.
Mis on TCP/IP-protokollid
TCP - Transfer Control Protocol. Edastamise juhtimisprotokoll. Selle eesmärk on tagada ja luua usaldusväärne ühendus kahe seadme vahel ja usaldusväärne andmeedastus. Sel juhul juhib TCP-protokoll optimaalne suurus edastatud andmepakett, läbiviimine uus pakk kui edastamine ebaõnnestub.
IP - Interneti-protokoll. Interneti-protokoll ehk aadressiprotokoll on kogu andmeedastusarhitektuuri aluseks. Tarnimiseks kasutatakse IP-protokolli võrgupakett andmed peal õigele aadressile. Sel juhul jagatakse teave pakettideks, mis liiguvad iseseisvalt läbi võrgu soovitud sihtkohta.
TCP/IP-protokolli vormingud
IP-protokolli vorming
IP-protokolli IP-aadresside jaoks on kaks vormingut.
IPv4 vorming. See on 32-bitine kahendnumber. Mugav IP-aadressi salvestamise vorm (IPv4) on vormis neli rühma kümnendarvud(0 kuni 255), eraldatud punktidega. Näiteks: 193.178.0.1.
IPv6 vorming. See on 128-bitine kahendnumber. IPv6-aadressid kirjutatakse reeglina kaheksa rühma kujul. Iga rühm sisaldab nelja kuueteistkümnendsüsteemi numbrit, mis on eraldatud kooloniga. IPv6-aadressi näide 2001:0db8:85a3:08d3:1319:8a2e:0370:7889.
Kuidas TCP/IP-protokollid töötavad
Kui see on mugav, mõelge andmepakettide võrgus edastamisele kui kirja saatmisele posti teel.
Kui see on ebamugav, kujutage ette kahte võrguga ühendatud arvutit. Lisaks võib ühendusvõrk olla mis tahes, nii kohalik kui ka globaalne. Andmete edastamise põhimõttes pole vahet. Võrgus olevat arvutit võib pidada ka hostiks või sõlmeks.
IP-protokoll
Igal võrgus oleval arvutil on oma kordumatu aadress. Globaalses Internetis on arvutil see aadress, mida nimetatakse IP-aadressiks (Internet Protocol Address).
Analoogiliselt postiga IP-aadress see on maja number. Aga majanumbrist kirja saamiseks ei piisa.
Võrgu kaudu edastatavat teavet ei edasta mitte arvuti ise, vaid sellesse installitud rakendused. Sellised rakendused on meiliserver, veebiserver, FTP jne. Pakendi tuvastamiseks edastatud teave, on iga rakendus lisatud konkreetsele pordile. Näiteks: veebiserver kuulab pordil 80, FTP kuulab pordil 21, mail SMTP server kuulab pordis 25, POP3 server loeb kirju postkastid pordis 110.
Seega ilmub TCP/IP-protokolli aadressipaketis adressaatidesse veel üks rida: port. Analoog postiga - sadam on saatja ja saaja korteri number.
Näide:
Allika aadress:
IP: 82.146.47.66
Sihtkoha aadress:
IP: 195.34.31.236
Tasub meeles pidada: IP-aadressi + pordi numbrit nimetatakse "pesaks". Ülaltoodud näites: pesast 82.146.47.66:2049 saadetakse pakett pesasse 195.34.31.236:53.
TCP protokoll
TCP-protokoll on IP-protokolli järel järgmine kihiprotokoll. See protokoll on mõeldud teabe edastamise ja selle terviklikkuse kontrollimiseks.
Näiteks jagatakse edastatav teave eraldi pakettideks. Pakid toimetatakse saajale iseseisvalt. Edastamisprotsessi ajal jäi üht pakettidest edastamata. TCP-protokoll pakub kordusedastusi, kuni adressaat saab paketi.
TCP transpordiprotokoll peidab kõik probleemid ja üksikasjad andmeedastuse kõrgema taseme protokollidest (füüsiline, kanal, võrgu IP).
Loeng 3. TCP/IP pinu. Põhiprotokollid TCP/IP
TCP/IP-protokoll on transpordivõrgu põhiprotokoll. Mõiste "TCP/IP" viitab tavaliselt kõigele, mis on seotud TCP ja IP protokollidega. See hõlmab tervet protokollide perekonda, rakendusprogramme ja isegi võrku ennast. Perekonda kuulub UDP protokollid, ARP, ICMP, TELNET, FTP ja paljud teised.
TCP/IP-protokolli arhitektuur on mõeldud integreeritud võrgu jaoks, mis koosneb eraldiseisvatest heterogeensetest pakett-alamvõrkudest, mis on omavahel ühendatud lüüside kaudu, millega on ühendatud heterogeensed masinad. Iga alamvõrk töötab vastavalt omale konkreetsed nõuded ja sellel on suhtlusvahendina oma olemus. Siiski eeldatakse, et iga alamvõrk saab vastu võtta teabepaketi (andmed vastavate andmetega võrgu päis) ja toimetage see aadressile määratud aadress selles konkreetses alamvõrgus. Alamvõrk ei pea tagama pakettide kohustuslikku edastamist ja omama usaldusväärset lõpp-protokolli. Nii saavad kaks samasse alamvõrku ühendatud masinat pakette vahetada.
TCP/IP-protokolli pinul on neli kihti (joonis 3.1).
Joonis 3.1 – TCP/IP pinu
IV kiht vastab võrgu juurdepääsukihile, mis töötab selle baasil standardprotokollid füüsiline ja lingikiht, näiteks Ethernet, Token Ring, SLIP, PPP ja teised. Selle tasandi protokollid vastutavad paketi edastamine võrguandmed riistvara tasemel.
Layer III pakub andmepakettide edastamisel ühest alamvõrgust teise võrguühendust. Sel juhul töötab IP-protokoll.
II tase on peamine ja töötab juhtimisprotokolli alusel TCP edastamine. See protokoll on vajalik sõnumite usaldusväärseks edastamiseks hostide vahel erinevad autod rakendusprogrammid nendevaheliste virtuaalsete sidemete tekkimise tõttu.
I tase – rakendatud. TCP/IP-pinn on olemas olnud pikka aega ja see hõlmab suur hulk protokollid ja teenused rakenduse tase(edastusprotokoll FTP failid, Telneti protokoll, Gopheri protokoll GopherSpace'i maailmaruumi ressurssidele juurdepääsuks, kuulsaim HTTP-protokoll veebis asuvatele hüperteksti kaugandmebaasidele juurdepääsuks jne).
Kõik pinuprotokollid võib jagada kahte rühma: andmeedastusprotokollid, mis edastavad kasulikke andmeid kahe osapoole vahel; jaoks vajalikud teenindusprotokollid õige toimimine võrgud.
Teenindusprotokollid kasutavad tingimata mingit andmeedastusprotokolli. Näiteks ametlik ICMP protokoll kasutab IP-protokolli. Internet on kõigi ühendatud asjade tervik arvutivõrgud, kasutades TCP/IP-virna protokolle.
Transpordikihi funktsioonid. Protokollid TCP, UDP.
Mudeli neljas tase on loodud andmete edastamiseks ilma vigade, kadude ja dubleerimiseta nende edastamise järjekorras. Pole tähtis, milliseid andmeid, kust ja kust edastatakse, see tähendab, et see pakub edastusmehhanismi ise. Transpordikiht pakub järgmised tüübid teenused:
– transpordiühenduse loomine;
- andmete ülekanne;
– transpordiühenduse katkemine.
Teostatud funktsioonid transpordikiht:
– transpordiaadressi teisendamine võrguaadressiks;
– transpordiühenduste multipleksimine võrguühendusteks;
– transpordiühenduste loomine ja katkestamine;
– andmeplokkide tellimine poolt üksikud ühendused;
– vigade avastamine ja vajalik kontroll teenuste kvaliteedi üle;
– vigadest taastumine;
– segmenteerimine, seostamine ja konkateneerimine;
– andmevoo juhtimine üksikute ühenduste üle;
– järelevalvefunktsioonid;
– kiireloomuliste transpordiandmete plokkide edastamine.
Transmission Control Protocol (TCP) pakub usaldusväärset ühendusele orienteeritud pakettide edastamise teenust.
TCP protokoll:
– garanteerib IP datagrammide kohaletoimetamise;
– teostab programmide saadetud suurte andmeplokkide segmenteerimist ja komplekteerimist;
– tagab andmesegmentide kohaletoimetamise vajalikus järjekorras;
– kontrollib edastatud andmete terviklikkust kasutades kontrollsumma;
– saadab positiivse kinnituse, kui andmed on edukalt vastu võetud. Selektiivsete kinnituste abil saate saata ka negatiivseid kinnitusi andmetele, mida ei saadud kätte;
– Pakub eelistatud transporti programmidele, mis nõuavad usaldusväärset seansipõhist andmeedastust, näiteks kliendi-serveri andmebaasid ja meiliprogrammid.
TCP põhineb kahe võrgusõlme vahelisel punkt-punkti suhtlusel. TCP saab andmeid programmidest ja töötleb neid baitide voona. Baidid on rühmitatud segmentideks, millele TCP määrab vajalikud järjenumbrid õige kokkupanek segmendid vastuvõtvas sõlmes.
Selleks, et kaks TCP-sõlme suhtleksid, peavad nad esmalt looma omavahel seansi. TCP-seanss initsialiseeritakse protsessiga, mida nimetatakse kolmesuunaliseks käepigistuseks, mille käigus järjenumbrid sünkroonitakse ja edastatakse kontrolliteave, vajalik kehtestada virtuaalne ühendus sõlmede vahel. Kui käesurumisprotsess on lõpule viidud, algab pakettide edastamine ja kinnitamine järjestikuses järjekorras nende sõlmede vahel. Sarnast protsessi kasutab TCP enne ühenduse katkestamist tagamaks, et mõlemad sõlmed on andmete saatmise ja vastuvõtmise lõpetanud (joonis 3.2).
Joonis 3.2 – Päise formaat TCP segment
Lähtepordi ja sihtpordi väljad hõivavad 2 baiti ja identifitseerivad saatmisprotsessi ja saaja protsessi. Järjenumbri ja kinnitusnumbri väljad (4 baiti pikad) nummerdavad iga saadetud või vastuvõetud andmebaiti. Rakendatakse märgita täisarvudena, mis lähtestatakse, kui need jõuavad maksimaalne väärtus. Iga pool juhib oma seeria nummerdamine. Päise pikkuse väli on 4 bitti pikk ja tähistab TCP segmendi päise pikkust, mõõdetuna 32-bitistes sõnades. Päise pikkus ei ole fikseeritud ja võib varieeruda sõltuvalt parameetrite väljale seatud väärtustest. Reservväli võtab enda alla 6 bitti. Lippude väli on 6 bitti pikk ja sisaldab kuut 1-bitist lippu:
– URG (Urgent Pointer) lipu väärtus on 1, kui kasutatakse kiireloomulise andmevälja kursorit;
– ACK lipp(Kinnitus) on seatud väärtusele 1, kui kinnituse numbri väli sisaldab andmeid. Vastasel juhul ignoreeritakse seda välja;
– PSH (Push) lipp tähendab, et vastuvõtt TCP pinu peaks koheselt teavitama rakendust sissetulevatest andmetest, mitte ootama, kuni puhver saab täis;
– RST (Reset) lippu kasutatakse ühenduse katkestamiseks: rakenduse vea tõttu, vale segmendi tagasilükkamine, ühenduse loomise katse taotletud teenuse puudumisel;
– SYN-i (sünkroonimise) lipp määratakse ühenduse ja sünkroonimise alustamisel seerianumber;
– ühenduse lõpetamiseks kasutatakse lippu FIN (lõpetatud). See näitab, et saatja on andmete edastamise lõpetanud.
Akna suuruse väli (2 baiti pikk) sisaldab baitide arvu, mida saab saata pärast juba kinnitatud baiti. Kontrollsumma välja (pikkus 2 baiti) kasutatakse usaldusväärsuse suurendamiseks. See sisaldab päise, andmete ja pseudopäise kontrollsummat. Arvutuste tegemisel määratakse kontrollsumma väli võrdne nulliga ja andmeväli on polsterdatud nullbaidiga, kui selle pikkus on paaritu arv. Kontrollsumma algoritm lihtsalt liidab kõik 16-bitised sõnad kahe täiendiga ja arvutab seejärel kogu summa täiendi.
UDP-protokoll, olles datagrammiprotokoll, rakendab teenust igal võimalusel, st ei garanteeri oma sõnumite kohaletoimetamist ega kompenseeri seetõttu mitte kuidagi IP-datagrammi protokolli ebausaldusväärsust. UDP-protokolli andmeüksust nimetatakse UDP-paketiks või kasutaja datagrammiks. Iga datagramm kannab eraldi kasutajateadet. Selle tulemuseks on piirang: UDP-datagrammi pikkus ei tohi ületada IP-protokolli andmevälja pikkust, mida omakorda piirab aluseks oleva tehnoloogiaraami suurus. Seega, kui UDP puhver saab täis, siis rakenduse andmed tühistatakse. Neljast 2-baidisest väljast koosnev UDP-paketi päis sisaldab välju lähteport, sihtport, UDP pikkus ja kontrollsumma (joonis 3.3).
Lähtepordi ja sihtpordi väljad määratlevad saatmis- ja vastuvõtuprotsessid. UDP pikkuse väli sisaldab UDP paketi pikkust baitides. Kontrollsumma väli sisaldab UDP-paketi kontrollsummat, mis arvutatakse kogu UDP-paketi kohta, millele on lisatud pseudopäis.
Joonis 3.3 – UDP paketi päise formaat
Põhikirjandus: 2
Lisalugemine: 7
1. Mis protokoll OSI-s on TCP/IP?
2. Mis on TCP/IP-protokolli arhitektuuri eesmärk?
3. Millised kihid on TCP/IP-pinul?
4. Milliseid funktsioone TCP Transmission Control Protocol täidab?
5. Millised on erinevused TCP ja UDP protokollide vahel?
Lühidalt öeldes on see reeglite kogum, mis reguleerib arvutite omavahelist "suhtlust" võrgu kaudu. Neid on kümmekond ja igaüks neist määrab ülekandereeglid eraldi tüüp andmeid. Kuid kasutusmugavuse huvides ühendatakse need kõik nn pinnaks, nimetades seda kõige olulisema protokolli - TCP/IP-protokolli (Transmission Control Protocol ja Internet Protocol) järgi. Sõna "virn" tähendab, et kõik need protokollid on nagu "protokollide virn", milles ülemise taseme protokoll ei saa toimida ilma madalama taseme protokollita.
TCP/IP-pinn sisaldab 4 kihti:
1. Rakendus – HTTP, RTP, FTP, DNS protokollid. kõrgeim tase; töö eest vastutav rakendusrakendused, Näiteks postiteenused, andmete kuvamine brauseris jne.
2. Transport – TCP, UDP, SCTP, DCCP, RIP protokollid. See tase protokollid tagavad arvutite õige interaktsiooni üksteisega ja toimivad andmejuhina erinevate võrguosaliste vahel.
3. Võrk – IP-protokoll. See kiht võimaldab tuvastada võrgus olevaid arvuteid, andes igaühele neist ainulaadse digitaalse aadressi.
4. Kanal – Etherneti protokollid,IEEE 802.11 ,Traadita Ethernet. Enamik madal tase; see suhtleb füüsiliste seadmetega, kirjeldab andmeedastuskandjat ja selle omadusi.
Seetõttu kasutab teie arvuti selle artikli kuvamiseks HTTP - TCP - IP - Etherneti protokolli pinu.
Kuidas teavet Interneti kaudu edastatakse
Iga võrgu arvutit nimetatakse hostiks ja sama nimega protokolli kasutades saab see kordumatu IP-aadressi. See aadress on salvestatud järgmine vorm: neli numbrit vahemikus 0 kuni 255, eraldatuna punktiga, näiteks 195.19.20.203. Võrgu kaudu edukaks suhtlemiseks peab IP-aadress sisaldama ka pordi numbrit. Kuna infot ei vaheta mitte arvutid ise, vaid programmid, peab olema ka igat tüüpi programmidel enda aadress, mis kuvatakse pordi numbris. Näiteks port 21 vastutab FTP, port 80 eest HTTP töö. Arvuti portide koguarv on piiratud ja võrdub 65536-ga, nummerdatud 0 kuni 65535. Portide numbrid 0 kuni 1023 on reserveeritud serverirakendused, ja portide nišš vahemikus 1024 kuni 65535 on hõivatud klientpordidega, mida saab oma äranägemise järgi vabalt kasutada. "Kliendipordid" määratakse dünaamiliselt.
Kombinatsioon IP-aadressid ja pordi numbrid kutsus " pistikupesa". Selles on aadressi ja pordi väärtused eraldatud kooloniga, näiteks 195.19.20.203:110
Sel viisil, et kaugarvuti saanud meili IP 195.19.20.203, peate lihtsalt edastama andmed selle porti 110. Ja kuna see port "kuulab" päeval ja öösel POP3 protokolli, mis vastutab vastuvõtmise eest. meilid, mis tähendab, et see, mis edasi saab, on "tehnoloogia küsimus".
Mugavuse huvides on kõik võrgus olevad andmed jagatud pakettideks. Pakett on 1-1,5 MB suurune fail, mis sisaldab saatja ja saaja aadressiandmeid, edastatavat teavet ning teenuseandmeid. Failide jagamine pakettideks võib oluliselt vähendada võrgu koormust, kuna kummagi tee saatjast adressaadini ei pruugi olla identne. Kui võrgu ühes kohas tekib liiklusummik, saavad paketid sellest mööda minna, kasutades teisi sideteid. See tehnoloogia võimaldab kasutada Internetti võimalikult tõhusalt: kui mõni transpordiosa sellest kokku kukub, saab infot edasi edastada, kuid mööda teisi teid. Kui paketid jõuavad sihtarvutisse, hakkab see neid sisaldava teenuseteabe abil tagasi koondama üheks failiks. Kogu protsessi võib võrrelda mingisuguse suure puslega, mis olenevalt suurusest edastatud fail, võib ulatuda tõeliselt tohutute suurusteni.
Nagu varem mainitud, annab IP-protokoll igale võrgus osalejale, sealhulgas veebisaitidele, kordumatu numbrilise aadressi. Kuid ükski inimene ei mäleta miljoneid IP-aadresse! Seetõttu loodi domeeninimeteenus DNS (Domain). Nimesüsteem), mis on pühendatud numbriliste IP-aadresside tõlkimisele tähtnumbrilisteks nimedeks, mida on palju lihtsam meeles pidada. Näiteks selle asemel, et valida iga kord kardetud numbrit 5.9.205.233, saate helistada aadressiriba brauser www.sait.
Mis juhtub, kui sisestame brauserisse otsitava saidi aadressi? Meie arvutist saadetakse pakett päringuga DNS-serverisse pordis 53. See port on reserveeritud DNS-teenus, mis pärast meie päringu töötlemist tagastab saidi tähtnumbrilisele nimele vastava IP-aadressi. Pärast seda ühendub meie arvuti arvuti 5.9.205.233 pistikupesaga 5.9.205.233:80, mis majutab saitide brauseris kuvamise eest vastutavat HTTP-protokolli ja saadab paketi www.saidi lehe saamiseks. Peame looma ühenduse pordis 80, kuna see vastab veebiserverile. Kui soovite, saate pordi 80 määrata otse brauseri aadressiribal - http://www.site:80. Veebiserver töötleb meilt saadud päringut ja väljastab mitmeid sisaldavaid pakette HTML tekst, mida meie brauser kuvab. Selle tulemusena näeme ekraanil põhilehte
Internetis arvutitevaheline suhtlus toimub läbi võrguprotokollid, mis on kokkulepitud konkreetsete reeglite kogum, mille kohaselt erinevaid seadmeid andmeedastused vahetavad teavet. Veakontrollivormingute jaoks on olemas protokollid ja muud tüüpi protokollid. Globaalselt Interneti-töö kõige sagedamini kasutatav TCP-IP protokoll.
Mis tehnoloogia see on? Nimi TCP-IP pärineb kahest võrguprotokollist: TCP ja IP. Loomulikult ei piirdu võrkude ehitamine ainult nende kahe protokolliga, vaid need on andmeedastuse korralduse osas elementaarsed. Tegelikult on TCP-IP protokollide komplekt, mis võimaldab üksikutel võrkudel moodustada kokku
TCP-IP protokoll, mida ei saa kirjeldada ainult IP ja TCP definitsioonidega, sisaldab ka protokolle UDP, SMTP, ICMP, FTP, telnet ja palju muud. Need ja teised TCP-IP-protokollid tagavad Interneti kõige täielikuma toimimise.
Allpool anname üksikasjaliku kirjelduse iga lisatud protokolli kohta üldine kontseptsioon TCP-IP.
. Interneti protokoll(IP) vastutab teabe otsese edastamise eest võrgus. Teave jagatakse osadeks (teisisõnu pakettideks) ja edastatakse saatjalt adressaadile. Täpse adresseerimise jaoks peate määrama saaja täpse aadressi või koordinaadid. Sellised aadressid koosnevad neljast baidist, mis on üksteisest punktidega eraldatud. Iga arvuti aadress on kordumatu.
Samas ei pruugi korrektseks andmeedastuseks piisata ainult IP-protokolli kasutamisest, kuna enamuse edastatava info maht on üle 1500 tähemärgi, mis ei mahu enam ühte paketti ning osa pakette võib edastuse käigus kaduma minna või vale järjekord, mida vaja.
. Edastamise juhtimisprotokoll(TCP) kasutatakse enamaks kõrge tase kui eelmine. Tuginedes IP-protokolli võimele edastada teavet ühest hostist teise, võimaldab TCP-protokoll suurel hulgal teavet saata. TCP vastutab ka edastatava info jagamise eest eraldi osadeks – pakettideks – ja korralik taastumine pärast edastamist vastu võetud pakettide andmed. Kus see protokoll saadab vigu sisaldavad paketid automaatselt uuesti edasi.
Andmeedastuse korralduse haldamine suured mahud saab läbi viia mitmete spetsiaalsete protokollidega funktsionaalne eesmärk. Eelkõige on olemas järgmist tüüpi TCP-protokolle.
1. FTP(Fail Edastusprotokoll) korraldab failiedastust ja seda kasutatakse teabe edastamiseks kahe Interneti-sõlme vahel, kasutades TCP-ühendusi binaarse või lihtsa vormingus. tekstifail, arvutimälus nimetatud alana. Sel juhul pole vahet, kus need sõlmed asuvad ja kuidas need omavahel ühendatud on.
2. Kasutaja Datagrammi protokoll, ehk User Datagram Protocol, on ühendusest sõltumatu ja edastab andmeid pakettidena, mida nimetatakse UDP datagrammideks. See protokoll ei ole aga nii usaldusväärne kui TCP, sest saatja ei tea, kas pakett ka tegelikult vastu võeti.
3. ICMP(Internet Control Message Protocol) on olemas andmevahetuse ajal ilmnevate veateadete edastamiseks Interneti-võrgud. ICMP-protokoll teatab siiski ainult vigadest, kuid ei kõrvalda põhjusi, mis nende vigadeni viisid.
4. Telnet- mida kasutatakse tekstiliidese rakendamiseks võrgus, kasutades TCP transporti.
5. SMTP(Simple Mail Transfer Protocol) on eriline meili teel, mis määrab sõnumite vormingu, mis saadetakse ühest arvutist, mida nimetatakse SMTP-kliendiks, teise arvutisse, kus töötab SMTP-server. Kus see saadetis võib mõnda aega edasi lükata, kuni nii klient kui ka server on aktiveeritud.
Andmeedastusskeem TCP-IP protokolli kaudu
1. TCP-protokoll jagab kogu andmehulga pakettideks ja nummerdab need, pakkides need TCP-ümbrikutesse, mis võimaldab taastada teabe osade vastuvõtmise järjekorra. Andmete paigutamisel sellisesse ümbrikusse arvutatakse kontrollsumma, mis seejärel kirjutatakse TCP päisesse.
3. Seejärel kontrollib TCP, kas kõik paketid on vastu võetud. Kui vastuvõtmise ajal ei kattu äsja arvutatud ümbrikul märgituga, näitab see, et osa teabest läks edastuse ajal kaduma või moonutati, nõuab TCP-IP protokoll uuesti selle paketi edastamist. Samuti on vajalik andmete saaja kinnitus andmete kättesaamise kohta.
4. Pärast kõigi pakettide vastuvõtmise kinnitamist korraldab TCP-protokoll need vastavalt ja koondab need uuesti ühtseks tervikuks.
TCP protokoll teabe usaldusväärse edastamise tagamiseks kasutatakse korduvaid andmeedastusi ja ooteaegu (või aegumistähtajaid). Pakette saab korraga edastada kahes suunas.
Seega kaotab TCP-IP protokoll kasutamise vajaduse kordusülekanded ja ootused rakendusprotsessidele (nt Telnet ja FTP).
VirnaTCP/ IP.
TCP/IP-pinn on hierarhiliselt järjestatud võrguprotokollide komplekt. Pinu on oma nime saanud kahe olulise protokolli järgi – TCP (Transmission Control Protocol) ja IP (Internet Protocol). Lisaks neile sisaldab stäkk veel mitukümmend erinevat protokolli. Praegu on Interneti, aga ka enamiku ettevõtete ja kohalike võrkude jaoks peamised TCP/IP-protokollid.
Microsoft Windows Server 2003 operatsioonisüsteemis on TCP/IP-pinn valitud peamiseks, kuigi toetatud on ka teised protokollid (näiteks IPX/SPX-pinn, NetBIOS-protokoll).
TCP/IP-protokolli virnal on kaks olulist omadust:
platvormi sõltumatus, st seda saab rakendada mitmesugustel operatsioonisüsteemid ja töötlejad;
avatus, st standardid, mille järgi TCP/IP pinu on üles ehitatud, on kõigile kättesaadavad.
Loomise ajaluguTCP/ IP.
1967. aastal algatas USA kaitseministeeriumi Advanced Research Projects Agency (ARPA – Advanced Research Projects Agency) arvutivõrgu väljatöötamise, mis pidi ühendama mitmeid agentuuri tellimusi täitvaid ülikoole ja uurimiskeskusi. Projekti nimi oli ARPANET. 1972. aastaks ühendas võrk 30 sõlme.
Projekti ARPANET raames töötati välja ja avaldati aastatel 1980–1981 TCP/IP-pinu peamised protokollid - IP, TCP ja UDP. Oluline tegur TCP/IP levikul oli selle virna juurutamine UNIX 4.2 BSD operatsioonisüsteemis (1983).
1980. aastate lõpuks sai märkimisväärselt laienenud ARPANET nimeks Internet (Interconnected networks). ühendatud võrgud) ning ühendasid ülikoolid ja uurimiskeskused USA-s, Kanadas ja Euroopas.
Aastal 1992 ilmus uus teenus Internet – WWW (World Wide Web – World Wide Web), põhineb HTTP-protokollil. Suuresti tänu WWW-le sai Internet ja koos sellega ka TCP/IP-protokollid 90ndatel kiire arengu.
21. sajandi alguses on TCP/IP-pinn omandamas juhtivat rolli mitte ainult globaalsete, vaid ka kohalike võrkude sidevahendites.
MudelOSI.
Interaktsiooni mudel avatud süsteemid(OSI – Open Systems Interconnection) töötas välja Rahvusvaheline Standardiorganisatsioon (ISO – International Organization for Standardization) ühtseks lähenemiseks võrkude ehitamisel ja ühendamisel. OSI mudeli väljatöötamine algas 1977. aastal ja lõppes 1984. aastal standardi heakskiitmisega. Sellest ajast alates on mudel olnud erinevate protokollivirnade väljatöötamise, kirjeldamise ja võrdlemise võrdlusaluseks.
Vaatame lühidalt iga taseme funktsioone.
OSI mudel sisaldab seitset kihti: füüsiline, andmeside, võrk, transport, seanss, esitlus ja rakendus.
Füüsiline kiht kirjeldab põhimõtteid signaali edastamine, edastuskiirus, sidekanali spetsifikatsioonid. Tase on realiseeritud riistvaras ( Võrguadapter, jaoturi port, võrgukaabel).
Andmeside kiht lahendab kaks peamist ülesannet: kontrollib edastusmeediumi saadavust (edastusmeedium on enamasti jagatud mitme võrgusõlme vahel), samuti tuvastab ja parandab edastusprotsessi käigus tekkivaid vigu. Taseme teostus on riist- ja tarkvara (näiteks võrguadapter ja selle draiver).
Võrgukiht pakub võrguühendus, mis tegutsevad erineval kanalil ja füüsilised tasemed,liitvõrku. Lisaks sellele on kõik hõlmatud võrgud ühtne võrk, kutsus alamvõrk(alamvõrk). Võrgutasandil tuleb lahendada kaks peamist probleemi: marsruutimine(marsruutimine, valik optimaalne tee sõnumi edastamine) ja adresseerimine(aadress, igal liitvõrgu sõlmel peab olema kordumatu nimi). Tavaliselt rakendatakse võrgukihi funktsioone spetsiaalse seadmega - ruuter(ruuter) ja selle tarkvara.
Transpordikiht lahendab sõnumite usaldusväärse edastamise probleemi liitvõrgus, kinnitades pakettide kohaletoimetamise ja uuesti saatmise. See tase ja kõik järgnev on tarkvaras realiseeritud.
Seansikiht võimaldab teil teavet selle kohta meelde jätta praegune olek sideseansi ja kui ühendus katkeb, jätkake seanssi sellest olekust.
Esitluskiht tagab edastatava teabe teisendamise ühest kodeeringust teise (näiteks ASCII-lt EBCDIC-le).
Rakenduskiht rakendab mudeli teiste kihtide ja kasutajarakenduste vahelist liidest.
StruktuurTCP/ IP. TCP/IP struktuur ei põhine OSI mudelil, vaid oma mudelil, mille nimi on DARPA (Defense ARPA – Advanced Research Projects Agency uus nimi) või DoD (Department of Defense – USA kaitseministeerium). Sellel mudelil on ainult neli taset. OSI mudeli vastavus DARPA mudelile, samuti TCP/IP-virna põhiprotokollid on näidatud joonisel fig. 2.2.
Tuleb märkida, et Madalam tase DARPA mudelid – tase võrguliidesed- rangelt võttes ei täida kanali ja füüsiliste kihtide funktsioone, vaid pakub ainult suhtlust (liidest) ülemised tasemed DARPA komposiitvõrgu tehnoloogiatega (nt Ethernet, FDDI, ATM).
Kõik TCP/IP-virnas sisalduvad protokollid on RFC-dokumentides standardiseeritud.
DokumentatsioonRFC.
Heakskiidetud ametlikud Interneti- ja TCP/IP-standardid avaldatakse RFC (Request for Comments) dokumentidena. Standardeid töötab välja kogu ISOC kogukond (Internet Society, rahvusvaheline avalik-õiguslik organisatsioon). Iga ISOC liige võib esitada kaalumiseks dokumendi RFC-s avaldamiseks. Seejärel vaatavad dokumendi üle tehnilised eksperdid, arendusmeeskonnad ja RFC-toimetaja ning läbib RFC 2026 kohaselt järgmised etapid, mida nimetatakse küpsustasemeteks.
mustand(Internet Draft) – selles etapis tutvuvad eksperdid dokumendiga, tehakse täiendusi ja muudatusi;
pakutud standard(Proposed Standard) - dokumendile omistatakse RFC number, eksperdid on kinnitanud pakutud lahenduste elujõulisust, dokumenti peetakse paljulubavaks, soovitav on seda praktikas testida;
standardi eelnõu(standardi kavand) - dokumendist saab standardi kavand, kui kavandatud spetsifikatsioonid on rakendanud ja edukalt rakendanud vähemalt kaks sõltumatut arendajat. Selles etapis on väikesed parandused ja täiustused endiselt lubatud;
Interneti standard(Interneti standard) - standardi kõrgeim kinnitamise etapp, dokumendi spetsifikatsioonid on laialt levinud ja end praktikas tõestanud. Interneti-standardite loend on toodud RFC 3700-s. Tuhandetest RFC-dest on vaid mõnikümmend dokumenti, millel on staatus "Interneti standard".
Lisaks standarditele võivad RFC-d olla ka uute võrgukontseptsioonide ja ideede kirjeldused, juhised, teabe saamiseks esitatud eksperimentaalsete uuringute tulemused jne. Sellistele RFC-dele võib määrata ühe järgmistest olekutest:
eksperimentaalne(Eksperimentaalne) – dokument, mis sisaldab teavet selle kohta teaduslikud uuringud ja arendused, mis võivad ISOC liikmetele huvi pakkuda;
informatiivne(Teabeline) – teabe edastamiseks avaldatud dokument, mis ei vaja ISOC kogukonna heakskiitu;
parim kaasaegne kogemus(Best Current Practice) – dokument, mille eesmärk on edastada kogemusi konkreetsetest arendustest, näiteks protokolli rakendamisest.
Olek on näidatud RFC-dokumendi päises pärast sõna Kategooria (Kategooria). Standardi staatuses olevate dokumentide puhul (kavandatud standard, standardi kavand, Interneti-standard) märgitakse nimi Standardid Rada, kuna valmisoleku tase võib varieeruda.
RFC-numbrid määratakse järjestikku ja neid ei väljastata kunagi uuesti. Algset RFC-d ei värskendata kunagi. Värskendatud versioon avaldatakse uue numbri all. Vananenud ja asendatud RFC muutub ajalooline(Ajalooline).
Kõiki täna olemasolevaid RFC dokumente saab vaadata näiteks kodulehelt www.rfc-editor.org . 2007. aasta augustis oli neid üle 5000. Sellel kursusel viidatud RFC-d on loetletud I lisas.
Ülevaade peamistest protokollidest.
Protokoll IP (Internet Protokoll) – See on peamine võrgukihi protokoll, mis vastutab adresseerimise eest liitvõrkudes ja võrkudevahelise pakettide edastamise eest. IP-protokoll on datagramm protokoll, st see ei garanteeri pakettide kohaletoimetamist sihtsõlme. Transpordikihi protokoll TCP annab garantiid.
Protokollid PUHKA RAHUS. (Marsruutimine Teave Protokoll – marsruutimisteabe protokoll ) JaOSPF (Avatud Lühim Tee Esiteks – « Lühimad marsruudid avanevad esimesena" ) – marsruutimisprotokollid IP-võrkudes.
Protokoll ICMP (Internet Kontroll Sõnum Protokoll – Juhtsõnumiprotokoll komposiitvõrkudes) on loodud veateabe vahetamiseks võrguruuterite ja paketi lähtesõlme vahel. Spetsiaalsete pakettide abil teatab see paki kohaletoimetamise võimatusest, fragmentidest paki kokkupanemise kestusest, parameetrite anomaalsetest väärtustest, muudatustest edastamise marsruudis ja teenuse tüübis, süsteemi olekus jne.
Protokoll ARP (Aadress Resolutsioon Protokoll – Address Translation Protocol) teisendab IP-aadressid kohalike võrkude riistvaraaadressideks. Pöördkonverteerimine toimub protokolli abil RAPR (Tagurpidi ARP).
TCP (Edasikandumine Kontroll Protokoll – edastamise juhtimisprotokoll) tagab sõnumite usaldusväärse edastamise kaugvõrgu sõlmede vahel loogiliste ühenduste loomise kaudu. TCP võimaldab ühes arvutis genereeritud baidivoogu ilma vigadeta edastada ühelegi teisele komposiitvõrku kuuluvale arvutile. TCP jagab baidivoo osadeks - segmendid ja annab need edasi võrgu tasemel. Kui need segmendid on sihtkohta toimetatud, paneb TCP need uuesti kokku pidevaks baitide vooks.
UDP (Kasutaja Datagramm Protokoll – User Datagram Protocol) pakub andmeedastust datagrammi viisil.
HTTP (Hüpertekst Ülekanne Protokoll – hüperteksti edastusprotokoll) – veebidokumentide edastamise protokoll, WWW-teenuse põhiprotokoll.
FTP (Fail Ülekanne Protokoll – failiedastusprotokoll) – protokoll failidesse salvestatud teabe edastamiseks.
POP 3 (Postita kontor Protokoll versioon 3 – postkontori protokoll) ja SMTP (Lihtne Mail Ülekanne Protokoll – Simple Mail Forwarding Protocol) – protokollid sissetulevate e-kirjade (POP3) ja väljaminevate e-kirjade saatmiseks (SMTP).
Telnet – terminali emulatsiooniprotokoll 1, mis võimaldab kasutajal teistega ühenduse luua kaugjaamad ja töötage nendega oma masinast nii, nagu see oleks nende kaugterminal.
SNMP (Lihtne Võrk Juhtimine Protokoll – lihtne võrguhaldusprotokoll) on mõeldud erinevate võrguseadmete jõudluse diagnoosimiseks.
