У цій статті будуть розказані основи моделі TCP/IP. Для кращого розуміння описані основні протоколи та служби. Головне – не поспішати та намагатися розуміти кожну річ поетапно. Всі вони взаємопов'язані і без розуміння однієї, важко буде зрозуміти іншу. Тут скомпонована дуже поверхова інформація, так що цю статтю можна назвати «стеком протоколів TCP/IP для чайників». Однак, багато речей тут не такі важкі для розуміння, як може здатися на перший погляд.

TCP/IP

Стек TCP/IP - мережна модель передачі у мережі, вона визначає порядок взаємодії пристроїв. Дані надходять на канальний рівень та обробляються по черзі кожним рівнем вище. Стек представлений у вигляді абстракції, яка пояснює принципи обробки та прийому даних.

Стек протоколів мережі TCP/IP має 4 рівня:

1. Канальний (Link).
2. Мережевий (Internet).
3. Транспортний (Transport).
4. Прикладна (Application).

Прикладний рівень

Прикладний рівень забезпечує можливість взаємодії між додатком та іншими рівнями стека протоколів, аналізує та перетворює інформацію, що надходить у формат, придатний для програмного забезпечення. Є найближчим до користувача і взаємодіє безпосередньо з ним.

• HTTP;
• SMTP;

Кожен протокол визначає власний порядок та принципи роботи з даними.

HTTP (HyperText Transfer Protocol) призначений передачі даних. По ньому відправляються, наприклад, документи у форматі HTML, які є основою веб-сторінки. Спрощено схема роботи представляється як "клієнт - сервер". Клієнт відправляє запит, сервер приймає, належним чином обробляє і повертає кінцевий результат.

Служить стандартом передачі файлів у мережі. Клієнт посилає запит на файл, сервер шукає цей файл у своїй базі і при успішному виявленні відправляє його як відповідь.

Використовується для надсилання електронної пошти. SMTP-операція включає три послідовні кроки:

1. Визначення адреси відправника. Це необхідне повернення листів.
2. Визначення одержувача. Цей крок може повторюватися кілька разів при вказанні кількох адресатів.
3. Визначення вмісту повідомлення та надсилання. Як службову інформацію передаються дані про тип повідомлення. Якщо сервер підтверджує готовність прийняти пакет, відбувається сама транзакція.

Заголовок (Header)

У заголовку містяться службові дані. Важливо розуміти, що вони призначаються лише конкретного рівня. Це означає, що як тільки пакет вирушить до одержувача, то буде оброблений там за такою ж моделлю, але у зворотному порядку. Вкладений заголовок нестиме спеціальну інформацію, яка може бути оброблена лише певним чином.

Наприклад, заголовок, вкладений на транспортному рівні, з іншого боку може бути оброблений тільки транспортним рівнем. Інші просто його проігнорують.

Транспортний рівень

На транспортному рівні отримана інформація обробляється як єдиний блок, незалежно від вмісту. Отримані повідомлення поділяються на сегменти, до них додається заголовок, і все це надсилається нижче.

Протоколи передачі:

Найпоширеніший протокол. Він відповідає за гарантовану передачу даних. Під час відправлення пакетів контролюється їх контрольна сума, процес транзакції Це означає, що інформація дійде «у цілості та безпеці» незалежно від умов.

UDP (User Datagram Protocol) – другий за популярністю протокол. Він також відповідає за передачу даних. Відмінна властивість криється у його простоті. Пакети просто вирушають, не створюючи особливого зв'язку.

TCP чи UDP?

Кожен із цих протоколів має свою область застосування. Вона логічно зумовлена ​​особливостями роботи.

Основна перевага UDP полягає у швидкості передачі. TCP є складним протоколом з безліччю перевірок, тоді як UDP видається більш спрощеним, отже, і швидше.

Нестача криється у простоті. Через відсутність перевірок не гарантується цілісність даних. Таким чином, інформація просто надсилається, а всі перевірки та подібні маніпуляції залишаються за додатком.

UDP використовується, наприклад, для перегляду відео. Для відеофайлу не є критичною втрата невеликої кількості сегментів, у той час як швидкість завантаження - найважливіший фактор.

Однак якщо необхідно надіслати паролі або реквізити банківської картки, необхідність використання TCP очевидна. Втрата навіть наймізернішої частини даних може спричинити катастрофічні наслідки. Швидкість у цьому випадку не така важлива, як безпека.

Мережевий рівень

Мережевий рівень отриманої інформації утворює пакети і додає заголовок. Найбільш важливою частиною даних є IP та MAC-адреси відправників та одержувачів.

IP-адреса (Internet Protocol address) - логічна адреса пристрою. Містить інформацію про розташування пристрою в мережі. Приклад запису: .

MAC-адреса (Media Access Control address) - фізична адреса пристрою. Використовується для ідентифікації. Надається мережному обладнанню на етапі виготовлення. Представлений як шестибайтний номер. Наприклад: .

Мережевий рівень відповідає за:

• Визначення маршрутів доставки.
• Передача пакетів між мережами.
• Присвоєння унікальних адрес.

Маршрутизатори – пристрої мережного рівня. Вони прокладають шлях між комп'ютером та сервером на основі отриманих даних.

Найпопулярніший протокол цього рівня – IP.

IP (Internet Protocol) – інтернет-протокол, призначений для адресації в мережі. Використовується для побудови маршрутів, якими відбувається обмін пакетами. Не має жодних засобів перевірки та підтвердження цілісності. Для забезпечення гарантій доставки використовується TCP, який використовує IP як транспортний протокол. Розуміння принципів цієї транзакції багато в чому пояснює основу того, як працює стек протоколів TCP/IP.

Види IP-адрес

У мережах використовуються два види IP-адрес:

1. Громадські.
2. Приватні.

Публічні (Public) використовують у Інтернеті. Головне правило – абсолютна унікальність. Приклад їх використання - маршрутизатори, кожен з яких має свою IP-адресу для взаємодії з Інтернетом. Така адреса називається публічною.

Приватні не використовуються в Інтернеті. У глобальній мережі такі адреси не є унікальними. Приклад – локальна мережа. Кожному пристрою присвоюється унікальна в межах цієї мережі IP-адреса.

Взаємодія з мережею Інтернет ведеться через маршрутизатор, який, як було зазначено вище, має свою публічну IP-адресу. Таким чином, всі комп'ютери, підключені до маршрутизатора, подаються в Інтернеті від імені однієї публічної IP-адреси.

IPv4

Найпоширеніша версія інтернет-протоколу. Передує IPv6. Формат запису - чотири восьмибітні числа, розділені точками. Через знак дробу вказується маска підмережі. Довжина адреси – 32 біти. Переважна більшість випадків, коли йдеться про IP-адресу, мають на увазі саме IPv4.

Формат запису: .

IPv6

Ця версія призначена для вирішення проблем попередньої версії. Довжина адреси – 128 біт.

Основна проблема, яку вирішує IPv6 – це вичерпання адрес IPv4. Причини почали виявлятися вже на початку 80-х. Незважаючи на те, що ця проблема набула гострої стадії вже в 2007-2009 роках, впровадження IPv6 дуже повільно «набирає обертів».

Головна перевага IPv6 – швидке інтернет-з'єднання. Це відбувається через те, що для цієї версії протоколу не потрібна трансляція адрес. Виконується проста маршрутизація. Це менш витратним і, отже, доступ до інтернет-ресурсів надається швидше, ніж в IPv4.

Приклад запису: .

Існує три типи IPv6-адрес:

1. Unicast.
2. Anycast.
3. Multicast.

Unicast – тип одноадресних IPv6. При надсиланні пакет досягає лише інтерфейсу, розташованого на відповідній адресі.

Anycast відноситься до групових IPv6-адрес. Відправлений пакет потрапить до найближчого мережного інтерфейсу. Використовується лише маршрутизаторами.

Multicast є багатоадресними. Це означає, що надісланий пакет досягне всіх інтерфейсів, що знаходяться групі мультимовлення. На відміну від broadcast, що є «мовленням для всіх», multicast мовить лише певній групі.

Маска підмережі

Маска підмережі виявляє з IP-адреси підмережу та номер хоста.

Наприклад, IP-адреса має маску . У такому разі формат запису виглядатиме так. Число «24» – це кількість біт у масці. Вісім біт дорівнює одному октету, який також може називатися байтом.

Якщо докладніше, то маску підмережі можна подати в двійковій системі числення таким чином: . У ній є чотири октети, і запис складається з «1» та «0». Якщо скласти кількість одиниць, то отримаємо у сумі «24». На щастя, рахувати по одиниці не обов'язково, адже в одному октеті – 8 значень. Бачимо, що три з них заповнені одиницями, складаємо та отримуємо «24».

Якщо говорити саме про маску підмережі, то в двійковому поданнівона має одному октеті чи одиниці, чи нулі. При цьому послідовність така, що спочатку йдуть байти з одиницями, а потім з нулями.

Розглянемо невеликий приклад. Є IP-адреса і маска підмережі. Вважаємо та записуємо: . Тепер зіставляємо маску з IP-адресою. Ті октети маски, у яких усі значення дорівнюють одиниці (255), залишають відповідні їм октети в IP-адресі без зміни. Якщо ж значення нулі (0), то октети в IP-адресі також стають нулями. Таким чином, у значенні адреси підмережі отримуємо .

Підсіти та хост

Підсіть відповідає за логічний поділ. По суті це пристрої, що використовують одну локальну мережу. Визначається діапазоном IP-адрес.

Хост – це адреса мережного інтерфейсу (мережевої карти). Визначається із IP-адреси за допомогою маски. Наприклад: . Так як перші три октети - підсіти, то залишається . Це номер хоста.

Діапазон адрес хоста - від 0 до 255. Хост під номером «0» є, власне, адресою самої підмережі. А хост під номером «255» є широкомовним.

Адресація

Для адресації в стеку протоколів TCP/IP використовуються три типи адрес:

1. Локальні.
2. Мережеві.
3. Доменні імена.

Локальними називаються MAC-адреси. Вони використовуються для адресації таких технологій локальної мережі як, наприклад, Ethernet. У контексті TCP/IP слово "локальні" означає, що вони діють лише в межах підмережі.

Мережевою адресою в стеку протоколів TCP/IP є IP-адреса. При надсиланні файлу з його заголовка зчитується адреса одержувача. З його допомогою маршрутизатор дізнається номер хоста та підсіть і, ґрунтуючись на цій інформації, прокладає маршрут до кінцевого вузла.

Доменні імена - це легкочитані адреси веб-сайтів в Інтернеті. Веб-сервера в Інтернеті доступні за публічною IP-адресою. Він успішно обробляється комп'ютерами, проте для людей є надто незручним. Для того щоб уникнути подібних складнощів, використовуються доменні імена, які складаються з областей, які називають «доменами». Вони розташовуються у порядку суворої ієрархії, від верхнього рівня до нижнього.

Домен першого рівня подає конкретну інформацію. Загальні (.org, .net) не обмежені будь-якими суворими кордонами. Зворотна ситуація – з локальними (.us, .ru). Вони, зазвичай, прив'язані територіально.

Домени нижчих рівнів – це все інше. Він може бути будь-якого розміру та містити будь-яку кількість значень.

Наприклад, "www.test.quiz.sg" - коректне доменне ім'я, де "sg" - локальний домен першого (верхнього) рівня, "quiz.sg" - домен другого рівня, "test.quiz.sg" - домен третього рівня. . Доменні імена також можуть називатися іменами DNS.

DNS (Domain Name System) встановлює відповідність між доменними іменами та публічною IP-адресою. При наборі доменного імені в рядку браузера DNS виявить відповідну IP-адресу та повідомить пристрій. Пристрій обробить це та поверне його у вигляді веб-сторінки.

Канальний рівень

На канальному рівні визначається взаємозв'язок між пристроєм та фізичним середовищем передачі, додається заголовок. Відповідає за кодування даних та підготовку кадрів для передачі по фізичному середовищу. На цьому рівні працюють мережеві комутатори.

Найпоширеніші протоколи:

1. Ethernet.
2. WLAN.

Ethernet – найпоширеніша технологія провідних локальних мереж.

WLAN – локальна мережа на основі бездротових технологій. Взаємодія пристрою відбувається без фізичних кабельних з'єднань. Приклад найпоширенішого методу – Wi-Fi.

Налаштування TCP/IP для використання статичної IPv4-адреси

Статична IPv4-адреса призначається безпосередньо в налаштуваннях пристрою або автоматично при підключенні до мережі та є постійною.

Для налаштування стека протоколів TCP/IP на використання постійної IPv4-адреси необхідно ввести в консоль команду ipconfig/all та знайти наступні дані.

Налаштування TCP/IP для використання динамічної IPv4-адреси

Динамічна IPv4-адреса використовується якийсь час, здається в оренду, після чого змінюється. Ваш пристрій автоматично підключається до мережі.

Щоб настроїти стек протоколів TCP/IP на використання непостійної IP-адреси, необхідно зайти у властивості потрібного з'єднаннявідкрити властивості IPv4 і поставити позначки так, як зазначено.

Способи передачі даних

Дані передаються через фізичне середовище трьома способами:

• Simplex.
• Half-duplex.
• Full Duplex.

Simplex – це односторонній зв'язок. Передача ведеться лише одним пристроєм, тоді як інший приймає сигнал. Можна сміливо сказати, що інформація транслюється лише одному напрямі.

Приклади симплексного зв'язку:

• Телемовлення.
• Сигнал від супутників GPS.

Half-duplex – це двосторонній зв'язок. Однак тільки один вузол може передавати сигнал у певний моментчасу. При цьому два пристрої не можуть одночасно використовувати один канал. Повноцінний двосторонній зв'язок може бути неможливим фізично або призводити до колізій. Йдеться про те, що вони конфліктують за середовище передачі. Цей режим застосовується під час використання коаксіального кабелю.

Приклад напівдуплексного зв'язку - спілкування по рації однією частоті.

Full Duplex – повноцінний двосторонній зв'язок. Пристрої можуть одночасно транслювати сигнал і робити прийом. Не конфліктують за середовище передачі. Цей режим застосовується під час використання технології Fast Ethernet та з'єднання за допомогою крученої пари.

Приклад - спілкування телефоном через мобільну мережу.

TCP/IP vs OSI

Модель OSI визначає принципи передачі. Рівні стека протоколів TCP/IP прямо відповідають цій моделі. На відміну від чотирирівневого TCP/IP має 7 рівнів:

1. Фізичний (Physical).
2. Канальний (Data Link).
3. Мережевий (Network).
4. Транспортний (Transport).
5. Сеансовий (Session).
6. Представницький (Presentation).
7. Прикладна (Application).

У Наразіне варто сильно заглиблюватися в цю модель, але потрібно хоча б поверхове розуміння.

Прикладний рівень у моделі TCP/IP відповідає трьом верхнім рівням OSI. Усі вони працюють із додатками, тому можна чітко простежити логіку такого об'єднання. Така узагальнена структура стека протоколів TCP/IP сприяє полегшеному розумінню абстракції.

Транспортний рівень залишається без змін. Виконує однакові функції.

Мережевий рівень також змінено. Виконує ті самі завдання.

Канальний рівень TCP/IP відповідає двом останнім рівням OSI. Канальний рівень встановлює протоколи передачі через фізичне середовище.

Фізичний є власне фізичний зв'язок - електричні сигнали, конектори і т.п. У стеку протоколів TCP/IP було вирішено об'єднати ці два рівні в один, оскільки вони працюють з фізичним середовищем.

Введення у TCP/IP

Робота мережі Internetзаснована на використанні сімейства комунікаційних протоколів TCP/IP, що розшифровується як Transmission Control Protocol/Internet Protocol (Протокол керування передачею даних/Протокол Internet). TCP/IP використовується передачі даних як у глобальній мережі Internet, і у багатьох локальних мережах. У цьому розділі коротко розглядаються протоколи TCP/IP і методи управління передачею даних, що застосовуються в них.

Зрозуміло, для роботи з Internet як користувач не потрібно ніяких спеціальних знань про протоколи TCP/IP, але розуміння основних принципів допоможе вам у вирішенні можливих проблем загального характеру, що виникають, зокрема, під час налаштування системи електронної пошти. TCP/IP також тісно пов'язаний з двома іншими базовими програмами Internet FTP і Telnet. Нарешті, знання ряду основоположних концепцій Internet допоможе вам повною мірою оцінити ступінь складності цієї системи, подібно до того, як уявлення про роботу двигуна внутрішнього згоряння допомагає перейнятися повагою до пристрою автомобіля.

Що таке TCP/IP

TCP/IP - це назва сімейства протоколів передачі у мережі. Протокол - це набір правил, яких повинні дотримуватися всі компанії, щоб забезпечити сумісність апаратного та програмного забезпечення, що виробляється. Ці правила гарантують, що машина фірми Digital Equipment, що працює з пакетом TCP/IP, зможе спілкуватися з PC Compaq, який також працює з TCP/IP. При дотриманні певних стандартів для функціонування всієї системи немає значення, хто є виробником програмного забезпечення або апаратних засобів. Ідеологія відкритих систем передбачає використання стандартних апаратних засобів та програмного забезпечення. TCP/IP - відкритий протокол, і це означає, що вся спеціальна інформація про протокол видана і може бути використана вільно.

Протокол визначає, яким чином одна програма зв'язується з іншим. Цей зв'язок програмного забезпечення подібний до діалогу: "Я посилаю вам цю порцію інформації, потім ви посилаєте мені назад те, потім я відправлю вам це. Ви повинні скласти всі біти і послати назад загальний результат, а якщо виникнуть проблеми, ви повинні послати мені відповідне повідомлення." Протокол визначає, як різні частини повного пакетукерують передачею інформації. Протокол вказує, чи містить пакет повідомлення електронної пошти, статтю телеконференції чи службове повідомлення. Стандарти протоколу сформульовані таким чином, що беруть до уваги можливі непередбачувані обставини. Протокол також включає правила обробки помилок.

Термін TCP/IP включає назви двох протоколів - Transmission Control Protocol (TCP) та Internet Protocol (IP). TCP/IP не є однією програмою, як помилково вважають багато користувачів. Навпаки, TCP/IP відноситься до цілого сімейства пов'язаних між собою протоколів, розроблених для передачі інформації по мережі та одночасного забезпечення інформацією про стан самої мережі. TCP/IP є програмним компонентом мережі. Кожна частина сімейства TCP/IP вирішує певне завдання: відправлення електронної пошти, забезпечення віддаленого обслуговування входу в систему, пересилання файлів, маршрутизацію повідомлень або обробку збоїв у мережі. Застосування TCP/IP не обмежується глобальною мережею Internet. Це найбільш широко використовувані в усьому світі мережеві протоколи, які застосовуються як у великих корпоративних мережах, так і в локальних мережах з невеликою кількістю комп'ютерів.

Як тільки-то говорилося, ТСР/IР - не один протокол, а їхнє сімейство. Чому іноді використовують термін ТСР/IР, хоча мають на увазі сервіс, відмінний від TCP чи IP? Зазвичай загальна назвавикористовують під час обговорення всього сімейства мережевих протоколів. Однак деякі користувачі, говорячи про TCP/IP, мають на увазі лише деякі з протоколів сімейства: вони припускають, що інша сторона в діалозі розуміє, про що йдеться. Насправді краще називати кожен із сервісів своїм ім'ям, щоб внести велику ясність у предмет розмови.

Компоненти TCP/IP

Різний сервіс, що входить у TCP/IP, та його функції можна класифікувати за типом виконуваних завдань. Далі наводиться опис груп протоколів та його призначення.

Транспортне протоколикерують передачею даних між двома машинами.

TCP (Transmission Control Protocol). Протокол, що підтримує передачу даних, засновану на логічному з'єднанні між комп'ютерами, що посилає і приймає.

UDP (User Datagram Protocol). Протокол, який підтримує передачу даних без встановлення логічного з'єднання. Це означає, що дані надсилаються без попереднього встановлення з'єднання між комп'ютерами одержувача та відправника. Можна провести аналогію з відправленням пошти на якусь адресу, коли немає жодної гарантії, що це повідомлення прибуде до адресата, якщо він взагалі існує. (Дві машини з'єднані тому, що обидві підключені до Internet, але де вони підтримують зв'язок між собою через логічне з'єднання.)

Протоколи маршрутизаціїобробляють адресацію даних та визначають найкращі шляхи до адресата. Вони також можуть забезпечувати розбиття великих повідомлень на кілька повідомлень меншої довжини, які потім послідовно передаються та компонуються в єдине ціле на комп'ютері-адресаті.

IP (Internet Protocol). Забезпечує фактичну передачу даних.

ICMP (Internet Control Message Protocol). Обробляє повідомлення стану для IP, наприклад, помилки та зміни в мережевих апаратних засобах, які впливають на маршрутизацію.

RIP (Routing Information Protocol). Один із кількох протоколів, які визначають найкращий маршрут доставки повідомлення.

OSPF (Open Shortest Path First). Альтернативний протокол визначення маршрутів.

Підтримка мережевої адреси -це спосіб ідентифікації машини з унікальним номеромта ім'ям. (Докладніше про адреси див. нижче в цьому розділі.)

ARP (Address Resolution Protocol). Визначає унікальні числові адреси машин у мережі.

DNS (Domain Name System). Визначає числові адреси на ім'я машин.

RARP (Reverse Address Resolution Protocol). Визначає адреси машин у мережі, але способом, оберненим до ARP.

Прикладні сервіси -це програми, які користувач (або комп'ютер) використовує для отримання доступу до різним послугам. (Докладніше див. "Прикладні програми TCP/IP" пізніше в цьому розділі.)

ВООТР (Boot Protocol) завантажує мережеву машинучитаючи інформацію для початкового завантаженняіз сервера.

FTP (File Transfer Protocol) передає файли між комп'ютерами.

TELNET забезпечує віддалений термінальний доступ до системи, тобто користувач одного комп'ютера може з'єднуватися з іншим комп'ютером і почуватися так, ніби він працює за клавіатурою віддаленої машини.

Шлюзові протоколидопомагають передавати по мережі повідомлення про маршрутизацію та інформацію про стан мережі, а також обробляти дані для локальних мереж. (Докладніше про шлюзові протоколи див. "Шлюзові протоколи" пізніше в цьому розділі.)

EGP (Exterior Gateway Protocol) служить передачі маршрутизаційної інформації зовнішніх мереж.

GGP (Gateway-to-Gateway Protocol) служить передачі маршрутизаційної інформації між шлюзами.

IGP (Interior Gateway Protocol) служить передачі маршрутизаційної інформації для внутрішніх мереж.

NFS ( Network File System) дозволяє використовувати каталоги та файли віддаленого комп'ютера так, ніби вони існували на локальній машині.

NIS (Network Information Service) підтримує в мережі інформацію про користувачів кількох комп'ютерів, спрощуючи вхід у систему та перевірку паролів.

RPC (Remote Procedure Call) дозволяє віддаленим прикладним програмам зв'язуватися один з одним простим та ефективним способом.

SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) – це протокол, який передає повідомлення електронної пошти між машинами. SMTP обговорюється докладніше в гол. 13 "Як працює електронна пошта в Internet."

SNMP (Simple Network Management Protocol) - протокол для адміністрування, який надсилає повідомлення про стан мережі та підключених до неї пристроїв.

Всі ці види сервісу в сукупності складають TCP/IP - потужне та ефективне сімейство мережевих протоколів.

Числова адреса комп'ютера

Кожна машина, яка підключена до Інтернету або будь-якої іншої TCP/IP-мережі, має бути унікально ідентифікованою. Без унікального ідентифікатора мережа не знає, як доставити повідомлення вашій машині. Якщо той самий ідентифікатор виявиться в кількох комп'ютерів, мережа зможе адресувати повідомлення.

В Інтернеті комп'ютери мережі ідентифікуються шляхом призначення Internet-адресиабо, правильніше, IP-адреси. IP-адреси завжди мають довжину 32 біти і складаються із чотирьох частин по 8 біт. Це означає, що кожна частина може набувати значення в межах від 0 до 255. Чотири частини об'єднують у запис, в якому кожне восьмибітове значення відокремлюється точкою. Наприклад, 255.255.255.255 або 147.120.3.28 - це дві IP-адреси. Коли йдеться про мережеву адресу, то зазвичай мають на увазі IP-адресу.

Якби використовувалися всі 32 біти в IP-адресі, то вийшло б понад чотири мільярди можливих адрес - більш ніж достатньо для майбутнього розширення Internet! Однак деякі комбінації бітів зарезервовані для спеціальних цілей, що зменшує кількість потенційних адрес. Крім того, 8-бітові четвірки згруповані спеціальними способами в залежності від типу мережі, так що фактичне число можливих адрес ще менше.

IP-адреси призначаються не за принципом перерахування хостів у мережі -1, 2, 3, ... Насправді IP-адреса як би складається з двох частин: адреси мережі та адреси хоста в цій мережі. Завдяки такій структурі IP-адрес комп'ютери в різних мережах можуть мати однакові номери. Оскільки адреси мереж різні, комп'ютери ідентифікуються однозначно. Без такої схеми нумерація швидко стає дуже незручною.

IP-адреси виділяються в залежності від розмірів організації та типу її діяльності. Якщо це невелика організація, то, швидше за все, в її мережі трохи комп'ютерів (і, отже, IP-адрес). Навпаки, велика корпорація може мати тисячі комп'ютерів, об'єднаних у кілька з'єднаних між собою локальних мереж. Для забезпечення максимальної гнучкості IP-адреси виділяються в залежності від кількості мереж та комп'ютерів в організації та поділяються на класи А, В та С. Ще існують класи D та Е, але вони використовуються для специфічних цілей.

Три класи IP-адрес дозволяють розподіляти їх залежно від розміру мережі організації. Так як 32 біти - допустимий повний розмір IP-адреси, то класи розбивають чотири 8-бітові частини адреси на адресу мережі та адресу хоста в залежності від класу. Один або кілька бітів зарезервовані на початку IP-адреси для ідентифікації класу.

Адреси класу А - числа між 0 та 127

Адреси класу В - числа між 128 та 191

Адреси класу С - числа між 192 та 223

Якщо IP-адреса вашої машини – 147.14.87.23, то ви знаєте, що ваша машина знаходиться у мережі класу В, мережевий ідентифікатор – 147.14, а унікальний номер вашої машини у цій мережі – 87.23. Якщо IP-адреса - 221.132.3.123, то машина знаходиться в мережі класу З мережним ідентифікатором 221.132.3 та ідентифікатором хоста 123.

Щоразу, коли надсилається повідомлення будь-якому хост-комп'ютеру в Internet, IP-адреса використовується для вказівки адреси відправника та одержувача. Звичайно, вам не доведеться самому запам'ятовувати всі IP-адреси, тому що для цього існує спеціальний сервіс TCP/IP, що називається Domain Name System (Доменна система імен).

Доменні імена

Коли фірма чи організація хоче використовувати Internet, потрібно прийняти рішення; або безпосередньо підключатися до Internet, або покласти рішення всіх питань підключення на іншу компанію, звану сервіс-провайдером. Більшість компаній обирають другий шлях, щоб зменшити кількість обладнання, зняти питання адміністрування та знизити загальні витрати.

Якщо компанія вирішила безпосередньо підключитися до Internet (а іноді і при підключенні через сервіс-провайдера), може виникнути бажання отримати унікальний ідентифікатор. Наприклад, корпорація АВС може захотіти отримати адресу електронної пошти в Internet, що містить рядок abc.com. Такий ідентифікатор, що включає назву фірми дозволяє відправнику визначити компанію адресата.

Щоб отримати один з цих унікальних ідентифікаторів, які називають доменним ім'ям, компанія або організація надсилає запит до органу, який контролює підключення до Internet - Network Information Center (InterNIC). Якщо InterNIC затверджує ім'я компанії, воно додається до бази даних Internet. Доменні імена повинні бути унікальними, щоб запобігти колізії.

Остання частина доменного імені називається ідентифікатор домену верхнього рівня (наприклад, .corn). Існує шість доменів верхнього рівня, встановлених InterNIC:

Агра Ідентифікатор мережі ARPANET

Corn Комерційні компанії

Edu Освітні установи

Gov Урядові установи чи організації

Mil Військові установи

Org Організації, які не належать до жодної з перерахованих категорій

Сервіс WWW

World Wide Web(WWW, Всесвітнє павутиння) - це новий виглядінформаційних послуг Internet, заснований на архітектурі клієнт-сервер. Наприкінці 80-х років у CERN (Європейський центр фізики елементарних частинок) розпочалися роботи зі створення інформаційного сервісу, який дозволив би будь-якому користувачеві легко знайти та прочитати документи, розміщені на серверах у будь-якій частині Internet. Для цього було розроблено стандартний формат документів, що дозволяє наочно надати інформацію на дисплеї комп'ютера будь-якого типу, а також забезпечити можливість встановлення всередині одних документів посилань на інші документи.

Хоча WWW був розроблений з метою застосування співробітниками CERN, після того, як цей вид сервісу був оприлюднений, його популярність стала зростати надзвичайно швидко. Було розроблено безліч прикладних програм, що використовуються як WWW-клієнти, тобто забезпечують доступ до WWW-серверів та подання документів на екрані. Є клієнтське програмне забезпечення, засноване як у графічному інтерфейсі користувача (однієї з найпопулярніших є програма Mosaic), і на емуляції алфавітно-цифрового термінала (прикладом є програма Lynx). Більшість WWW-клієнтів дозволяють використовувати їх інтерфейс для доступу до інших видів сервісу Internet, таких як FTP і Gopher.

Документи, розташовані на WWW-серверах, є не просто текстові документиу стандарті ASCII. Це файли ASCII, що містять команди спеціальної мови, названої HTML (HyperText Markup Language, Мова розмітки гіпертексту). Команди HTML дозволяють структурувати документ, виділяючи в ньому частини тексту, що логічно розрізняються (заголовки різних рівнів, абзаци, перерахування тощо). У результаті, кожна з клієнтських програм перегляду WWW може форматувати текст документа таким чином, щоб найкращим способом відобразити його на конкретному дисплеї. Для надання документам більшої виразності текст зазвичай форматується з використанням збільшених розмірів шрифту заголовків, застосуванням напівжирного та курсивного накреслень для важливих термінів, виділенням пунктів перерахувань тощо. використання графічного інтерфейсу користувача.

Одним із найважливіших властивостей HTMLє можливість включення до документа гіпертекстових посилань. Ці посилання дозволяють завантажити новий документ на свій комп'ютер, просто клацнувши вказівником миші в тому місці екрана, де розташована посилання.Будь-який документ може містити посилання на інші документи. Документ, який вказує посилання, може бути як у тому WWW-сервере, як і вихідний документ, і будь-якому іншому комп'ютері в Internet. Область документа, що використовується як посилання, може бути слово, група слів, графічне зображення або навіть заданий фрагмент зображення. Більшість програм перегляду WWW можуть також звертатися до інших інформаційних сервісів, таких як FTP і Gopher. На додаток до цього програми перегляду WWW дозволяють працювати з файлами мультимедіа, що містять відео та звук, за допомогою використання програм підтримки мультимедіа, інстальованих на локальному комп'ютері.

Якщо коротенько, це набір правил, які регулюють «спілкування» комп'ютерів по мережі. Їх існує близько десятка, і кожен із них визначає правила передачі окремого типуданих. Але для зручності в обігу їх усі об'єднують у так званий «стек», називаючи його ім'ям найважливішого протоколу – протоколу TCP/IP (Transmission Control Protocol та Internet Protocol). Слово «стек» передбачає, що це протоколи є як би «стопку протоколів», у якій протокол верхнього рівня неспроможна функціонувати без протоколу нижнього рівня.

Стек TCP/IP включає 4 рівні:

1. Прикладний – протоколи HTTP, RTP, FTP, DNS. Найвищий рівень; відповідає за роботу прикладних додатків, наприклад поштових сервісів, відображення даних у браузері та інше.

2. Транспортний – протоколи TCP, UDP, SCTP, DCCP, RIP. Цей рівеньпротоколів забезпечує правильну взаємодію комп'ютерів між собою та є провідником даних між різними учасниками мережі.

3. Мережевий – протокол IP. Цей рівень забезпечує ідентифікацію комп'ютерів у мережі, роздаючи кожному з них унікальну цифрову адресу.

4. Канальний - протоколи Ethernet, IEEE 802.11, Wireless Ethernet. Найнижчий рівень; він взаємодіє з фізичним обладнанням, визначає середовище передачі даних та її характеристики.

Отже, для відображення цієї статті ваш комп'ютер використовує стек протоколів "HTTP - TCP - IP - Ethernet".

Як передається інформація по інтернету

Кожен комп'ютер у мережі називається хостом і за допомогою однойменного протоколу отримує унікальну IP-адресу. Ця адреса записується в наступній формі: чотири числа від 0 до 255 розділених точкою, наприклад, 195.19.20.203. Для успішного обміну інформацією по мережі IP-адреса також має включати номер порту. Оскільки інформацією обмінюються не самі комп'ютери, а програми, кожен тип програми повинен також мати власна адреса, який відображається в номері порту. Наприклад, порт 21 відповідає за роботу FTP, порт 80 - за роботу HTTP. Загальна кількість портів у комп'ютера обмежена та дорівнює 65536 з нумерацією від 0 до 65535. Номери портів від 0 до 1023 зарезервовані серверними програмами, А нішу портів з 1024 по 65535 займають клієнтські порти, якими програми вільні розпоряджатися як завгодно. "Клієнтські порти" призначаються динамічно.

Комбінація IP-адреси та номери портуназивається « сокет». У ньому значення адреси та порту поділяються двокрапкою, наприклад, 195.19.20.203:110

Таким чином, щоб віддалений комп'ютерз IP 195.19.20.203 отримав електронну пошту, потрібно лише доставити дані на його порт 110. А оскільки цей порт вдень і вночі «слухає» протокол POP3, який відповідає за прийом електронних листів, значить подальше — «справа техніки».

Всі дані мережі для зручності розбиваються на пакети. Пакет - це файл розміром 1-1,5 Мб, який містить адресні дані відправника та одержувача, інформацію, що передаєтьсяплюс службові дані. Розбиття файлів на пакети дозволяє набагато знизити навантаження мережу, т.к. шлях кожного з них від відправника до отримувача не обов'язково буде ідентичним. Якщо в одному місці в мережі утворюється пробка, пакети зможуть її обминути, використовуючи інші шляхи повідомлення. Така технологія дозволяє максимально ефективно використовувати інтернет: якщо якась транспортна частина його обрушиться, інформація зможе і надалі передаватися, але вже іншими шляхами. Коли пакети досягають цільового комп'ютера, він починає збирати їх назад у цілісний файл, використовуючи службову інформацію, яку вони містять. Весь процес можна порівняти з деяким великим паззлом, який, залежно від розмірів файлу, що передається, може досягати воістину великих розмірів.

Як уже було сказано раніше, IP-протокол видає кожному учаснику мережі, у тому числі, сайтам унікальну числову адресу. Однак запам'ятати мільйони IP-адрес ніякій людині не під силу! Тому було створено сервіс доменних імен DNS (Domain Name System), який займається тим, що переводить цифрові IP-адреси в буквено-цифрові імена, які набагато легше запам'ятати. Наприклад, замість того, щоб набирати щоразу жахливе число 5.9.205.233, можна набрати в адресному рядкубраузера www.сайт.

Що ж відбувається, коли ми набираємо в браузері адресу сайту? З нашого комп'ютера відправляється пакет із запитом DNS-серверу на порт 53. Цей порт зарезервований службою DNS, яка, обробивши наш запит, повертає IP-адресу, що відповідає буквенно-цифровому імені сайту. Після цього наш комп'ютер з'єднується із сокетом 5.9.205.233:80 комп'ютера 5.9.205.233, на якому розташований HTTP-протокол, що відповідає за відображення сайтів у браузері, та надсилає пакет із запитом на отримання сторінки www.сайт. Нам потрібно встановити з'єднання саме на 80-й порт, оскільки він відповідає Веб-серверу. Можна, за великого бажання, вказати 80-й порт і прямо в адресному рядку браузера http://www.сайт:80. Веб-сервер обробляє отриманий від нас запит і видає кілька пакетів, які містять текст HTMLякий відображає наш браузер. В результаті ми бачимо на екрані головну сторінку

Привіт відвідувач сайту сайт! Продовжуємо вивчати, нагадаю, що ці записи засновані на програмі та допоможуть вам підготуватися до іспитів CCENT/CCNA. Продовжуємо розмову про еталонні моделі і цього разу ми розглянемо модель, яка була розроблена шляхом практичних напрацювань, ця модель називається модель стека протоколів TCP/IP, вона схожа на модель OSI 7, але є і свої відмінності, які є досить значними і їх варто обговорити, а також позначити.

Крім аналізу самої моделі TCP/IP загалом і цілому, і навіть кожного рівня цієї моделі окремо, яких до речі чотири, ми зробимо порівняння еталонної моделі OSI 7 та моделі стека протоколів TCP/IPЩоб зрозуміти які недоліки і переваги мають ці концепції передачі даних, на завершення ми виведемо компромісну модель передачі даних, яка буде включати в себе переваги обох згаданих концепцій.

Перед початком я хотів би нагадати, що ознайомитися з опублікованими матеріалами першої частини нашого курсу можна за посиланням: « ».

1.15.1 Вступ

Раніше ми розглянули модель OSI 7 та приділили особливу увагу тій її частині, за яку відповідає мережевий інженер. Також у блозі є окрема публікація, де розглянута докладніше. Ми зазначали, що модель OSI 7 була розроблена теоретиками і має безліч складних протоколів, які так і не були реалізовані на практиці.

Давайте тепер поглянемо на модель, яка була розроблена практиками та протоколи якої застосовуються в реальних комп'ютерних мережах, ця модель називається модель стека протоколів TCP/IP, я впевнений, що ці протоколи ви вже чули і щодня ними користуєтеся, навіть не знаючи того. До цих протоколів ми ще дістанемося, зараз розглянемо саму модель.

1.15.2 Загальний принцип роботи моделі стека протоколів TCP/IP

Загальний принципроботи моделі стека протоколів TCP/IP дуже нагадує принцип роботи моделі OSI 7, різниця лише у кількості рівнів та його функционале. Думаю, що не буде зайвим відзначити наступне (тут багато хто може зі мною погодитися): модель OSI 7 повніше описує взаємодію комп'ютерної мережі з погляду логіки її роботи, але її протоколи абсолютно не прижилися в сучасних реаліях, а модель стеку протоколів TCP/IP визначає комп'ютерну мережу негаразд повно, зате її протоколи застосовуються повсюдно .

Взагалі модель TCP/IP зручніша для мережного інженера, тут чіткіше описані його межі відповідальності. Давайте подивимося на структуру моделі TCP/IP, що показано на малюнку 1.15.1.

Як бачимо, Відмінність моделі TCP/IP від ​​OSI 7 полягає у кількості рівнів, У еталонної моделі їх сім, у моделі стека протоколів їх чотири. У моделі TCP/IP об'єднані перші два рівні моделі OSI 7 (і), тут перший рівень називається рівень доступу до мережі або канальний рівень. На рівні доступу до мережі в моделі сітка протоколів TCP/IP працюють такі технології та протоколи як: Ethernet, який є практично в кожній локальній мережі, IEEE 802.11 (Wi-Fi), PPP, загалом і в цілому на першому рівні моделі стека протоколів TCP /IP реалізується функціонал фізичного та канального рівнів моделі OSI 7.

Другий рівень моделі TCP/IP відповідає третьому рівню моделі OSI 7, різних джерелахВи можете зустріти різні назви третього рівня: рівень мережі Інтернет, мережний рівень, міжмережевий рівень. Можна сказати, що це основний і найцікавіший для мережного інженера рівень. Так як на цьому рівні визначається логічна адресація вузлів мережі Інтернет і, по суті, цей рівень є кінцевим для мережевого обладнання, за більш високих рівняхвже відповідають кінцеві пристрої: і .

Третій рівень моделі TCP/IP має таку саму назву, як і моделі OSI – Транспортний рівень, щоправда у моделі OSI цей рівень у порядку нумерації йде четвертим. Транспортний рівень відповідає за надійність передачі для кінцевих пристроїв поверх ненадійної комп'ютерної мережі, в якій у будь-який момент можуть виникати різні проблеми. До того ж, транспортний рівень допомагає розрізняти комп'ютерам наступне: який трафік, який додаток генерує і якому додатку призначені ті чи інші пакети, це можливо завдяки сокетам. На транспортному рівні для нас будуть цікаві два протоколи: TCP, який забезпечує надійну передачу із встановленням з'єднання, цей протокол використовується для передачі даних типу текст, файлів і так далі, а також протокол UDP, цей протокол без встановлення з'єднання і використовується він для передачі даних у системах реального часу: аудіо та відео зв'язок. Ви можете дізнатися з запису, опублікованого раніше.

Ну, а на самому верху моделі TCP/IP знаходиться рівень додатків або прикладний рівень, який відповідає за взаємодію з кінцевим користувачем. Цей рівень моделі TCP/IP включає відразу три рівні моделі OSI 7 (сеансовий, представницький і прикладний рівні), що насправді дуже зручно як для програмістів і розробників, так і для мережевих інженерів. Програміст може писати програми, не замислюючись про рівні, зосередившись на своїх абстракціях, а мережному інженеру багато речей верхніх рівнів просто нецікаві, але про це трохи пізніше.

1.15.3 Перший рівень моделі TCP/IP або рівень доступу до мережі

Перший рівень – це фундамент комп'ютерної мережі, поверх якого будується вся логіка взаємодії. Мабуть, основний недолік моделі стека протоколів TCP/IP полягає в тому, що фізичний та канальний рівень моделі OSI тут об'єднані в один під назвою рівень доступу до мережі або канальний рівень. На мою думку, потрібно відокремлювати фізичні процеси, що відбуваються на першому рівні від логіки, яка реалізована в каналі зв'язку на другому рівні. Хоча тут можуть бути заперечення у такому ключі: такі популярні технології як Ethernet та IEEE 802.11 у контексті моделі OSI 7 працюють на двох рівнях (канальному та фізичному), тоді як у контексті моделі TCP/IP ці технології реалізують свій функціонал на одному рівні – рівні доступу.

Отже, лише на рівні доступу моделі TCP/IP вирішуються фізичні питання, що з передачею сигналу у різних середовищах:

• максимальний і мінімальний допустимі рівні сигналу серед передачі даних: якщо з мінімальним все більш-менш очевидно, то з максимальним трохи поясню: з посиленням корисного сигналу посилюються і перешкоди;
• який рівень сигналу слід приймати за логічний нуль (логічний нуль – це відсутність сигналу), який рівень сигналу вважатиметься логічної одиницею;
• фізично визначаються технічні та конструктивні вимоги до середовища передачі даних, наприклад, якщо передача по мідній лінії, то тут можна виділити мережеві інтерфейси типу RJ-45 і RJ-11 або, наприклад, кручена пара або коаксіальний кабель;
• дані в чистому вигляді ніколи не передаються по мережі, по мережі передаються два об'єднані сигнали: корисний сигналз даними (його називають модулирующий) і несучий сигнал, процес об'єднання цих двох сигналів називається модуляцією, докладніше про це читайте у книгах, .

Насправді цей список можна було продовжувати, але для теми нашого курсу фізичний рівень не такий важливий, оскільки розробники мережевого обладнання вже вирішили за нас усі найскладніші аспекти, що стосуються фізики передачі даних, нам доведеться оперувати простими параметрами, про які ми поговоримо , коли торкнемося технологій Ethernetта Wi-Fi.

Рівень доступу до мережі в моделі TCP/IP включає ще й функціонал канального рівняеталонної моделі. Власне, розробники моделі TCP/IP вважають канальні функціїбільш важливими, і вони мають рацію з точки зору логіки процесу передачі даних. Взагалі на рівні доступу вирішується завдання кодування даних для їх передачі по фізичному середовищу, також на цьому рівні реалізується адресація, за допомогою якої комутатори розуміють: який пристрій який кадр відправити, ці адреси називаються мак-адресами, якщо говорити про Ethernet мережі.

Взагалі, якщо говорити про назви одиниць передачі даних на рівні доступу моделі TCP/IP, то тут використовуються кадри (загальну інформацію ви можете отримати з цієї публікації), які виходять шляхом логічного об'єднання бітів в послідовності. Наприклад, якщо говорити про Ethernet, то його заголовок, як мінімум, міститиме мак-адресу призначення, мак-адресу джерела, тип вищестоящого протоколу, а також спеціальне поле для перевірки цілісності даних.

Можна виділити такі протоколи та технології, які працюють на канальному рівні моделі TCP/IP: Ethernet, IEEE 802.11 WLAN, SLIP, Token Ring, ATM. Першим двом ми виділимо по цілій частині, тому що в локальних мережах ви найчастіше стикатиметеся саме з ними.

Ще на канальному рівні реалізується механізм виявлення та виправлення помилок за допомогою спеціальних кодів, дуже докладно про канальні коди розказано у книзі Бернарда Скляра «Цифровий зв'язок», тут ми на них не зупиняємось. З фізичних пристроїв, що працюють на рівні доступу до мережі, можна виділити (додатково можете почитати про ): підсилювачі сигналу, перетворювачі сигналу (SFP-модулі, медіаконвертери і т.д.), ретранслятори, хаби, концентратори, радіо антени, а також комутатори рівня L2, які будуть представляти для нас найбільший інтерес, тому що їх можна і потрібно налаштовувати і вони мають різні за своєю корисністю механізми для захисту мережі та забезпечення надійності передачі даних.

1.15.4 Другий рівень або рівень мережі Інтернет

Другий рівень моделі TCP/IP називається рівнем мережі Інтернет, мережним чи міжмережевим рівнем. Це один із найважливіших рівнів для мережевого інженера, оскільки саме тут працює протокол IP, який відповідає за логічну адресацію в комп'ютерних мережах та в мережі Інтернет, якщо говорити про деталі. Безпосередньо протоколу IP ми приділимо аж дві частини, спочатку ми поговоримо про версію IPv4, а потім розберемося з версією протоколу IPv6. Також на цьому рівні працюють протоколи динамічної маршрутизації, в цьому курсі ми розберемося з протоколом RIP, Котрий дуже простий, але вже практично ніде не використовується. А якщо буде продовження, то ми ще розбиратимемося з такими чудовими протоколами динамічної маршрутизації, як OSPF та EIGRP.

Також на мережному рівні моделі TCP/IP працює такий протокол як NAT, що відповідає за магію перетворення (трансляцію) приватних IP-адрес на публічні, які маршрутизуються в мережі Інтернет. Взагалі цей рівень розроблявся для того, щоб з'явилася можливість взаємодії між двома незалежними мережами. Основним фізичним пристроєм рівня мережі Інтернет є маршрутизатор, який визначає куди направити пакет за IP-адресою, що знаходиться в заголовку IP-пакета, для цього маршрутизатор використовує маски, а також у цьому йому допомагають протоколи динамічної маршрутизації, за допомогою яких один роутер розповідає про відомих йому IP-адреси іншому роутеру.

Взагалі, як я вже говорив, ми розбиратимемося з протоколом IP та IP-адресами надалі, зараз же варто зазначити, що є так званий мультикаст трафік і спеціальні IP-адреси, якщо потрібен приклад використання, то це IPTV (ось тут ви можете трохи дізнатися). Так ось для роботи з мультикаст IP-адресами використовуються такі протоколи як IGMP та PIM, які ми не зачіпатимемо в рамках цього треку, але згадати про них варто. Взагалі, протоколів мережного рівня досить багато, найважливіші для нас на даному етапі ми вже перерахували, проте не згадали протокол ARP, який допомагає визначити мак-адресу за відомою IP-адресою, цей протокол працює між канальним та мережевим рівнем.

На міжмережевому рівні одиниця вимірювання даних або PDU називається пакетом, хоча про це ви вже здогадалися, коли я використав слово IP-пакет. При цьому структура заголовка IP-пакета IPv4 досить сильно відрізняється від структури пакета IPv6, як і самі IP-адреси цих протоколів.

Варто ще додати, що налаштування, вироблені на мережевому рівні моделі TCP/IP впливають на логіку роботи комп'ютерної мережі, тобто її логічну топологію, в той час як дії, що виконуються на першому рівні впливають на .

1.15.5 Третій або транспортний рівень стеку протоколів TCP/IP

Транспортний рівень у сучасних комп'ютерних мережах по суті представлений двома протоколами: TCP та UDP. Перший великий і товстий, в основному використовується для передачі текстових даних та файлів через мережу, другий маленький, тонкий і дуже простий і використовується для передачі аудіо та відео даних по мережі. У протоколу TCP є механізм повторної передачібитих або втрачених даних, UDP такого механізму немає. Важливих відмінностейу цих двох протоколів багато, але саме важлива відмінністьполягає в тому, що TCP має механізм установки з'єднання, а ось UDP такого механізму немає.

Взагалі, протоколи транспортного рівня повинні забезпечити надійне з'єднання поверх ненадійної комп'ютерної мережі, на якій у будь-який момент може статися аварія, або десь на якійсь ділянці мережі можуть бути втрати. Механізми транспортного рівня реалізуються на кінцевих комп'ютерах, чи то сервер чи клієнт, залежно від типу кінцевого пристрою дещо змінюється його логіка роботи на транспортному рівні.

Отже, отримуємо, що у клієнтського ПК IP-адреса: 192.168.2.3, а також клієнтський ПК видав клієнтському додаткупорт із номером 23678 для встановлення з'єднання з першим сервером (нехай додатком буде браузер), а для встановлення з другим сервером браузер отримав порт 23698. Клієнтський ПК робить запити до , що знаходяться в одній мережі з клієнтом: у першого сервера IP-адреса: 192.168. 2.8, а у другого: 192.168.2.12, при цьому порт як у першому, так і в другому випадку однаковий – 80, також хочу звернути увагу на те, що клієнтський ПК повідомляє серверам різні порти, на які потрібно надсилати відповіді. Таким чином, якщо клієнтський комп'ютер хоче зробити запит до першого сервера, то він використовує приблизно таку конструкцію для запиту: 192.168.2.8:80, це означає, що запит був надісланий машині з IP-адресою 192.168.2.8 на 80 порт, а сервер пошле відповідь, використовуючи таку конструкцію 192.168.2.3:23678. Якщо ж запит йде на 192.168.2.12:80, то відповідь буде передана на 192.168.2.3:23698.

Таким чином відбувається поділ трафіку та комп'ютер не плутається. Взагалі, цей опис гранично спрощено, детальніше ми говоритимемо про протоколи транспортного рівня в окремій частині, оскільки ця тема досить велика і вимагає окремої розмови, до речі сказати , у курсах Cisco ICND1 та ICND2 досить мало часу приділено транспортному рівню. Тут же варто додати, що комбінація IP-адреси + порт транспортного рівня зазвичай називається сокетом, при цьому не має значення протокол транспортного рівня (TCP або UDP).

За роботу транспортного рівня відповідає комп'ютер та його операційна система або ж спеціальна мережева бібліотекана цьому комп'ютері, до якої може звертатися будь-яка програма, яка бажає передавати або отримувати дані.

1.15.6 Четвертий рівень чи рівень додатків

Четвертий рівень моделі TCP/IP представляє найменший інтерес для мережного інженера, цей рівень створюють та обслуговують: програмісти, системні адміністратори, devops-інженери, хоча на рівні додатків є кілька протоколів, які важливі та потрібні мережевому інженеру. Взагалі, основне завдання прикладного рівняполягає в тому, щоб надати користувачеві зручний інтерфейсдля взаємодії з комп'ютерами та комп'ютерними мережами, але це якщо говорити коротко.

Мабуть, найвідомішим протоколом рівня додатків є те, що використовують ваші браузери для того, щоб отримати дані з того чи іншого сайту в Інтернеті. Протокол HTTP працює за схемою клієнт-сервер, як і багато інших подібних протоколів, взаємодією в протоколі HTTP управляє клієнт, який відправляє спеціальні , так звані , а сервер, отримавши це повідомлення, аналізує його і дає клієнту свої повідомлення, які називаються взагалі якщо тема вам цікава, то у мене блог ви знайдете рубрику, за протоколом .
Із важливих для мережевого інженера протоколів на четвертому рівні перебувають:

• DHCP – протокол, що дозволяє динамічно видавати клієнтським машинам IP-адреси та інші дані підключення до мережі;
• DNS – цей протокол придумали люди з дірявою пам'яттю, які не хотіли запам'ятовувати IP-адреси, DNS дозволяє перетворювати IP-адреси на сайти і навпаки, для практики можете розібратися з командою nslookup;
• SNMP – протокол, який використовується у всіх системах управління та моніторингу комп'ютерних мереж;
• SSH – протокол для безпечного віддаленого керування, під час використання SSH дані шифруються;
• Telnet – ще один протокол віддаленого керування, цей протокол реалізує простий текстовий інтерфейс мережі.

Загалом цей список можна продовжити, але поки що цього нам достатньо. В рамках курсу ми розберемося як підключатися до комутаторів і маршрутизаторів за допомогою протоколів Telnet та SSH, навчимося керувати з'єднаннями та його параметрами, також ми трохи розберемося з протоколами DHCP та DNS, можливо, надалі знайомство буде продовжено, а от протокол SNMPми чіпати не будемо.

Також варто відзначити такі протоколи, що відносяться до прикладного рівня моделі стека протоколів TCP/IP: RDP для віддаленого керування комп'ютером, SMPT, IMAP, POP3 це все поштові протоколидля реалізації різного функціоналу перший використовує протокол TCP, а другий більш простий використовує UDP.

Список протоколів на прикладному рівні дуже великий і перераховувати їх не має сенсу. На четвертому рівні вже не можна виділити окремих апаратних засобів, так як завдання рівня додатків вирішуються програмним способом, а як PDU, тобто одиниць вимірювання, виступають просто дані, які можуть виглядати тим чи іншим чином залежно від програми, яка працює, обробляє або передає дані.

1.15.7 Порівняння моделей OSI 7 та TCP/IP, а також пошук компромісу

Перш ніж перейти до порівняння моделей OSI 7 і TCP/IP, слід сказати, що модель стека протоколів TCP/IP використовувалася для створення мережі ARPANET, яка через роки перетворилася на той Інтернет, яким ми користуємося, мережа ARPANET – була дослідною мережею, що фінансується міністерством оборони США, ця мережа об'єднала сотні університетів та урядових будівель у єдину систему передачі даних за допомогою телефонних ліній, але з розвитком технологій з'явився супутниковий зв'язок, радіозв'язок, зв'язок за допомогою оптичних лінійі виникли проблеми з передачею даних у всьому цьому зоопарку, розробка моделей передачі даних мала вирішити проблеми, що виникли, і в принципі завдання було вирішено.

Давайте тепер спробуємо порівняти еталонну модель мережевого взаємодії OSI 7 з моделлю стека протоколів TCP/IP та подивимося, чим практична модель відрізняється від теоретичної . Для початку зверніть увагу на рисунок 1.15.3.

Рисунок 1.15.3 Порівняння еталонних моделей передачі даних TCP/IP та OSI 7

Зліва показана еталонна модель мережевої взаємодії, а праворуч ви бачите модель стека протоколів TCP/IP. Спочатку очевидні речі: фізичний та канальний рівень моделі OSI 7 відповідає рівню доступу до мережі в моделі TCP/IP, мережевий та транспортний рівень у обох моделей збігаються, а ось три верхні рівні моделі OSI відповідають прикладному рівню моделі TCP/IP.

Відразу відзначимо, що функціональність рівнів цих моделей багато в чому схожа, а ось протоколи двох цих моделей дуже відрізняються, варто зауважити, що протоколи моделі OSI 7 так і не були реалізовані або не отримали широкого практичного застосування, тому їх ми не згадуємо. Взагалі, цій темі люди присвячують цілі книги, ми спробуємо вкластися швидше.

В основі моделі OSI 7 лежать три важливих об'єктів: протокол, інтерфейс та служба, модель OSI 7 чітко виділяє ці три концепції та підкреслює, що це зовсім різні речі. Сервіс або служба визначають те, що саме робить той чи інший рівень, але він ніяк не описує, як це все відбувається, тобто сервіс визначає послугу, яку нижчележачий рівень надає вищому рівню, але він не говорить як це робиться і як взагалі третій рівень отримує доступ до другого, а другий до першого.

Інтерфейс в еталонній моделі розповідає та описує те, як верхній рівень може отримати доступ до послуг нижчого рівня. Інтерфейс описує необхідні вхідні параметри, а також те, що має вийти на виході, але, як і сервіс, інтерфейс нічого не розповідає про інтимні речі, що відбуваються всередині нього.

І нарешті протоколи, які ще називають рівнорангові протоколи, оскільки вони описують те, як взаємодіють пристрої на конкретному рівні, є інструментами конкретного рівня, кожен протокол використовує для вирішення будь-яких конкретних завдань. При цьому сам рівень для вирішення того чи іншого завдання вільний вибирати протокол на власний розсуд і навіть змінювати цей протокол, при цьому не відбувається жодних змін на вищих рівнях, про це ми говорили, коли розбиралися з .

А ось у початковому вигляді моделі стека протоколів TCP/IP не було таких чітких меж між трьома вищеописаними сутностями, тому реалізація протоколів тут прихована гірше, ніж у моделі OSI 7, та й заміна одного протоколу на інший може відбуватися болючіше, ніж у моделі OSI 7, загалом, практично не все так гладко.

Ще однією важливою відмінністю моделей TCP/IP і OSI 7 є те, що еталонна модель OSI 7 була розроблена раніше, ніж її протоколи з'явилися на папері. З одного боку, це говорить про універсальність моделі передачі, але з іншого боку: універсальні речі гірше вирішують конкретні завдання. Наприклад, простим кухонним ножем можна відкрити банку згущеного молока, але це набагато зручніше зробити спеціальним консервним ножем. Звідси й основні проблеми еталонної моделі: розробники моделі OSI не мали чіткого розуміння того, які функції на якому рівні мають бути реалізовані.

Також модель OSI спочатку не була розрахована на те, що колись з'являться широкомовні мережі. Передача даних у мережах, побудованих на принципах моделі OSI 7, велася від вузла до вузла, з ймовірністю 99% ваша домашня мережа та мережа постачальника послуг доступу до Інтернету широкомовна. Тому розробникам довелося вносити корективи, додавши новий рівень у модель OSI. Городульки в моделі OSI не закінчилися на канальному рівні, коли на основі моделі OSI 7 почали реалізовувати перші комп'ютерні мережі. існуючі протоколине відповідають специфікаціям служб, тому в модель були додані додаткові рівні для усунення невідповідності. І на завершення: при розробці моделі OSI 7 не було враховано момент інтеграції та об'єднання кількох невеликих мереж в одну велику, передбачалося, що в кожній країні буде одна велика єдина мережа, що знаходиться під керуванням держави.

У TCP/IP все вийшло зовсім навпаки: спочатку були придумані і реалізовані протоколи цієї моделі, а потім з'явилася необхідність у тому, щоб створити модель, яка описує мережна взаємодіяз використанням цих протоколів. Таким чином, протоколи моделі стека TCP/IP чітко відповідають рівням і функціям цих рівнів. Єдиний мінус, цей мінус не такий значний для сучасного світу, У тому, що модель стека протоколів TCP/IP відповідає жодним іншим моделям. Мінус незначний, тому що більшість комп'ютерних мереж побудовано на основі моделі TCP/IP та її протоколів.

Ще одна важлива відмінність моделей TCP/IP та OSI 7 криється на мережному та транспортному рівнях. Модель TCP/IP на мережному рівні реалізується зв'язок без встановлення з'єднання з допомогою протоколу IP, але в транспортному рівні пропонує два протоколу: UPD і TCP. А ось модель OSI 7 пропонує інженерам вибір на мережному рівні: можна вибрати зв'язок із встановленням з'єднання або без нього, а на транспортному рівні є один протокол, який підтримує зв'язок лише із встановленням з'єднання.

Можна виділити чотири основні пункти, через які критикують еталонну модель мережевої взаємодії:

1. Несвоєчасність.
2. Невдала технологія.
3. Невдала реалізація.
4. Невдала політика поширення.

Цим ми обмежимося і перейдемо до основних недоліків моделі TCP/IP. По-перше, модель стека протоколів TCP/IP не проводить чітких меж між службами, інтерфейсами та протоколами, тому модель TCP/IP не завжди легко вписати нові протоколи і технології. Другий недолік полягає в тому, що за допомогою моделі TCP/IP можна описати не всі мережі та не всі технології, наприклад, ви не зможете достатньо повно описати технологію Bluetoothза допомогою моделі TCP/IP.

Канальний рівень моделі TCP/IP насправді ніякий не рівень і все, що було описано вище про канальний рівень моделі TCP/IP більшою мірою підходить для фізичного та рівня передачі даних моделі OSI 7, а не для першого рівня моделі TCP/IP. Насправді канальний рівень моделі TCP/IP - це навіть не рівень, а інтерфейс, що дозволяє взаємодіяти мережному рівню з фізичним середовищем передачі даних з цього випливає і те, що тут немає різниці між фізичним рівнем та канальною логікою, хоча це абсолютно різні речі.

Отже, з усіх вищеописаних недоліків моделі TCP/IP для інженерів, що забезпечують передачу даних по мережі, найважливішим недоліком є ​​те, що фундаментальний, тобто перший рівень цієї моделі зовсім не рівень, а інтерфейс, а також те, що немає поділу на фізику та канальну логіку. Виходячи з цього, а також того, що модель TCP/IP використовується для побудови більшості комп'ютерних мереж, ми можемо зробити свою компромісну модель, яка усуне вищеописаний недолік і буде зручною для мережевого інженера, ця модель показана на малюнку 1.15.4.

Отже, ця модель поділяє рівень доступу до мережі на два рівні: фізичний рівень, що описує фізичні параметри середовища передачі даних та її властивості, і канальний рівень, який покликаний вирішувати завдання об'єднання біт у кадри, логічний поділресурсів фізичного середовища, об'єднання кількох комп'ютерів у мережу та надійність передачі даних. Природно, що ця модель як протоколи має використовувати протоколи моделі TCP/IP.

Її мережевий рівень має вирішувати завдання поєднання кількох невеликих мереж в одну велику. А транспортний рівень має збільшувати організуючи тунельне з'єднання між кінцевими учасниками обміну даних. Ну а насправді верхньому рівнівирішуються завдання взаємодії користувачів з ПК та комп'ютерною мережею.

1.15.8 Висновки

Підсумовуючи розмову у моделі передачі даних, яка називається модель стека протоколів TCP/IP слід зазначити, що на відміну від моделі OSI 7, дана модель сформувалася вже після того, як були розроблені та введені в реальний світїї протоколи та на даний момент більшість комп'ютерних мереж працюють саме за моделлю стека протоколів TCP/IP. Ця модель має два мінуси: перший полягає в тому, що тут немає чіткої межі між протоколом і службою, другим недоліком є ​​те, що в моделі TCP/IP немає явного поділу на канальний і фізичний рівень, тут канальний рівень є інтерфейсом між мережевим рівнем та середовищем передачі даних.

Другий мінус легко виправити самостійно, виробивши собі компромісну модель передачі, де є розподіл на фізичний і канальний рівень. Також варто сказати, що для мережного інженера наявність на верху моделі TCP/IP тільки прикладного рівня – це швидше плюс, ніж мінус, формально кажучи, завдання мережевого інженера не входить налаштування користувацьких додатків, що працюють з мережею, це повинні робити системні адміністратори, завдання мережевого інженера полягає в тому, щоб забезпечити канал зв'язку між точкою А та Б, тобто виконати необхідні налаштуванняна обладнання, яке працює на рівні від фізичного до транспортного, модель TCP/IP демонструє це чітко.

Ще в цій темі ми розібралися з тим, що відбувається на кожному з важливих для нас рівнів моделі TCP/IP і подивилися, що відбувається з даними, коли вони переходять з одного рівня на інший, потрібно запам'ятати цей принцип, оскільки ми вже побачимо його. в дію, коли говоритимемо про принципи роботи роутерів, тоді ми побачимо, що роутер, що оперує IP-пакетами, щоб до них дістатися, розпаковує Ethernet кадр, а після обробки IP пакета роутер його пакує в кадр і відправляє далі.

Стек протоколів TCP/IP

Корпоративна мережа - це складна система, що складається з великої кількості різноманітних пристроїв: комп'ютерів, концентраторів, маршрутизаторів, комутаторів, системного прикладного програмного забезпечення та ін. Основне завдання системних інтеграторів і адміністраторів мереж полягає в тому, щоб ця система якнайкраще справлялася з обробкою потоків інформації і дозволяла отримувати правильні рішення завдань користувача в корпоративній мережі. Прикладне програмне забезпеченнязапитує сервіс, що забезпечує зв'язок з іншими прикладними програмами. Цим сервісом є механізм міжмережевого обміну.

Корпоративна інформація, інтенсивність її потоків та способи її обробки постійно змінюються. Прикладом різкої зміни технології обробки корпоративної інформаціїстало безпрецедентне зростання популярності глобальної мережі Internet за останні 2-3 роки. Мережа Internet змінила спосіб подання інформації, зібравши на своїх серверах усі її види – текст, графіку та звук. Транспортна система мережі Internet суттєво полегшила завдання побудови розподіленої корпоративної мережі.

З'єднання та взаємодія в рамках однієї потужної комп'ютерної мережі стало метою проектування та створення сімейства протоколів, названих надалі стеком протоколів TCP/IP (Transmission Control Protocol / Internet Protocol ) . Головною ідеєю стека є створення механізму міжмережевого обміну.

Стек протоколів TCP/IP широко застосовується у всьому світі для об'єднання комп'ютерів у мережі Internet. TCP/IP - це загальна назва, присвоєна сімейству протоколів передачі даних, що використовуються для зв'язку комп'ютерів та іншого обладнання корпоративної мережі.

Основна перевага стека протоколів TCP/IP у тому, що він забезпечує надійний зв'язок між мережевим обладнаннямвід різних виробників. Ця перевага забезпечується включенням до складу TCP/IP відпрацьованого в процесі експлуатації набору протоколів комунікації з різними стандартизованими додатками. Протоколи стека TCP/IP надають механізм передачі, описують деталі форматів повідомлень і вказують, як обробляти помилки. Протоколи дозволяють описати та зрозуміти процеси передачі даних, не враховуючи тип обладнання, на якому ці процеси відбуваються.

Історія створення стека протоколів TCP/IP почалася з моменту, коли Міністерство оборони США зіткнулося з проблемою об'єднання великої кількості комп'ютерів із різними операційними системами. Для цього у 1970 році було складено набір стандартів. Протоколи, розроблені з урахуванням цих стандартів, отримали узагальнену назву TCP/IP.

Стек протоколів TCP/IP спочатку був призначений для мережі Advanced Research Project Agency Network (ARPANET). ARPANET розглядалася як експериментальна розподілена мережа комутації пакетів.Експеримент із застосування стека протоколів TCP/IP у цій мережі закінчився позитивними результатами. Тому стек протоколів був прийнятий у промислову експлуатацію, а надалі був розширений та удосконалився протягом кількох років. Пізніше стек адаптували для використання у локальних мережах. На початку 1980 протокол став використовуватися як інтегральна частина операційної системиВегkley UNIX v 4.2. Цього ж року з'явилася об'єднана мережа Internet . Перехід до технології Internet було завершено 1983 року, коли Міністерство оборони США встановило, що всі комп'ютери, приєднані до глобальної мережі, використовують стек протоколів TCP/IP.

Стек протоколів TCP/IP надає користувачамдва основних сервіси, які використовують прикладні програми:

Дейтаграмне засіб доставки пакетів . Це означає, що протоколи стека TCP/IP визначають маршрут передачі невеликого повідомлення, ґрунтуючись лише на адресній інформації, яка знаходиться в цьому повідомленні. Доставка здійснюється без встановлення логічного з'єднання. Такий тип доставки робить протоколи TCP/IP, що адаптуються до широкого діапазону мережного обладнання.

Надійний потоковий транспортний засіб . Більшість програм вимагає від комунікаційного програмного забезпечення автоматичного відновлення при помилках передачі, втрати пакетів або збоях у проміжних маршрутизатори. Надійний транспортний засіб дозволяє встановлювати логічне з'єднання між додатками, а потім надсилати великі обсяги даних з цього з'єднання.

Основними перевагами стека протоколів TCP/IP є:

Незалежність від технології мережі. Стек протоколів TCP/IP залежить від устаткування кінцевих користувачів, оскільки він лише визначає елемент передачі - дейтаграмму - і визначає спосіб її руху з мережі.

Загальна пов'язаність. Стек дозволяє будь-якій парі комп'ютерів, що його підтримують, взаємодіяти один з одним. Кожному комп'ютеру призначається логічна адреса, а кожна дейтаграма, що передається, містить логічні адреси відправника і одержувача. Проміжні маршрутизатори використовують адресу одержувача для ухвалення рішення про маршрутизацію.

Міжкінцеві підтвердження.Протоколи стека TCP/IP забезпечують підтвердження правильності проходження інформації під час обміну між відправником та одержувачем.

Стандартні прикладні протоколи. Протоколи TCP/IP включають до свого складу засоби підтримки найчастіше зустрічаються додатків, таких як електронна пошта, передача файлів, віддалений доступі т.д.

Різке зростання мережі Internet і, природно, прискорений розвиток стека протоколів TCP/IP зажадали від розробників створення серії документів, які б сприяли подальшому впорядкованому розвитку протоколів. Організація Internet Activities Board (IAB ) розробила серію документів, званих RFC (Request For Comments). Деякі RFC описують мережеві послуги чи протоколи та його реалізацію, інші документи описують умови їх застосування. У тому числі в RFC опубліковано стандарти стека протоколів TCP/IP. При цьому слід мати на увазі, що стандарти TCP/IP завжди публікуються як документи RFC, але не всі RFC визначають стандарти.

Документи RFC спочатку публікувалися в електронному вигляді і могли коментуватися тими, хто брав участь у їхньому обговоренні. Документ міг зазнавати кількох змін доти, доки не буде досягнуто загальної угоди щодо її змісту. Якщо документ при цьому регламентував нову ідею, то йому присвоювався номер, і він містився до інших RFC . При цьому кожному новому документу надається статус, що регламентує необхідність його застосування. Вихід у світ нового документа RFC зовсім не означає, що всі виробники обладнання та програмного забезпечення повинні впроваджувати його у своїй продукції. У додатку № 2 наведено опис деяких документів RFC та їх статусів.

1.Стан стандартизації. Протокол може мати кілька станів:

стандарт на протокол затверджено;

стандарт на протокол пропонується до розгляду;

пропонується експериментальний протокол;

протокол застарів і нині не використовується.

2.Статус протоколу. Протокол може мати кілька статусів:

протокол потрібний для впровадження;

протокол може впроваджуватися виробником на вибір;

При експлуатації складної корпоративної мережі виникає безліч не пов'язаних між собою проблем. Вирішити їх функціональними можливостями одного протоколу неможливо. Такий протокол мав би:

розпізнавати збої в мережі та відновлювати її працездатність;

розподіляти пропускну спроможністьмережі та знати способи зменшення потоку даних при перевантаженні;

розпізнавати затримки та втрати пакетів, знати спосіб зменшення шкоди від цього;

розпізнавати помилки в даних та інформувати про них прикладне програмне забезпечення;

виробляти впорядкований рух пакетів у мережі.

Така кількість функціональних можливостей не під силу одному протоколу. Тому було створено набір взаємодіючих протоколів, названий стеком.

Оскільки стек протоколів TCP/IP розробили до появи еталонної моделі. OSI , то відповідність його рівнів рівням моделі OSI досить умовно.Структура стека протоколів TCP/IPнаведено на рис. 1.1.

Мал. 1.1. Структура стека протоколів TCP/IP.

Мал. 1. 2. Шлях передачі повідомлень.

Теоретично надсилання повідомлення від однієї прикладної програми до іншої означає послідовну передачу повідомлення вниз через сусідні рівні стека у відправника, передачу повідомлень за рівнем мережного інтерфейсу (рівнем IV ) або, відповідно до еталонної моделі OSI , за фізичним рівнем, прийом повідомлення одержувачем та передачу його вгору через сусідні рівні протокольного програмного забезпечення.Насправді взаємодія рівнів стека організовано набагато складніше. Кожен рівень приймає рішення про коректність повідомлення та робить певну дію на підставі типу повідомлення або адреси призначення. У структурі стека протоколів TCP/IP є явний центр тяжіння - це мережевий рівень і протокол IP у ньому. Протокол IP може взаємодіяти з кількома модулями протоколів вищого рівня та кількома мережевими інтерфейсами. Тобто на практиці процес передачі повідомлень від однієї прикладної програми до іншої виглядатиме таким чином: відправник передає повідомлення, яке на рівні III про токолом IP поміщається в дейтаграму і надсилається в мережу (мережа 1). напроміжних пристроях, наприклад маршрутизатори, дейтаграмапередається до рівня протоколу IP , Що відправляє її назад вниз, в іншу мережу (мережа 2). Коли дейтаграма досягає отримаєтеля, протокол IP виділяє повідомлення та передає його на верхні рівні.Мал. 1.2 ілюструє цей процес.

Структуру стека протоколів TCP/IP можна розділити начотири рівні. Найнижчий - рівень мережного інтерфейсу (рівень IV) -відповідає фізичному та канальному рівню моделі OSI. У стеку протоколів TCP/IP цей рівень не регламентовано. Рівень мережевогого інтерфейсу відповідає за прийом дейтаграм та передачу їх за конкретомної мережі. Інтерфейс із мережею може бути реалізований драйвером вустрійства або складною системою, яка використовує свій протокол якного рівня (комутатор, маршрутизатор). Він підтримує стандарти фізичного та канального рівня популярних локальних мереж: Ethernet, Token Pang, FDDI і т.д. Для розподілених мереж підтримайються проколи з'єднань РРР і SLIP , а для глобальних мереж - протокол Х.25. Передбачена підтримка використання розвиваєтьсятехнології комутації осередків - ATM . Звичайною практикою стало включеннячення у стек протоколів TCP/IP нових технологій локальних або расграничних мереж та регламентація їх новими документами RFC.

Мережевий рівень (рівень III) - це рівень міжмережевого взаємодії. Рівень керує взаємодією між користувачами вмережі. Він приймає від транспортного рівня запит на надсилання пакета від відправника разом із зазначенням адреси одержувача. Рівень інкапсулює пакет в дейтаграму, заповнює її заголовок і при необхідностімости використовує алгоритм маршрутизації. Рівень обробляє приходячі дейтаграми і перевіряє правильність інформації, що надійшламації. На стороні отримувача програмне забезпечення мережевого рівнявидаляє заголовок та визначає, який із транспортних протоколівбуде обробляти пакет.

Як основний протокол мережного рівня в стеку TCP/IP використовується протокол IP , який і створювався з метою передачі інформації у розподілених мережах. Перевагою протоколу IP є можливість його ефективної роботи в мережах зі складною топологоюїй. При цьому протокол раціонально використовує пропускний спосібність низькошвидкісних ліній зв'язку. В основі протоколу IP закладений дейтаграмнийметод, який не гарантує доставку пакета, але наспрямований на її здійснення.

До цього рівня належать усі протоколи, які створюють, підтримають та оновлюють таблиці маршрутизації. Крім того, на цьомуНа рівні функціонує протокол обміну інформацією про помилки міжду маршрутизаторамиу мережі та відправниками.

Наступний рівень -транспортний (рівень II). Основний його завданням є забезпечення взаємодії між прикладними програмами. Транспортний рівень керує потоком інформаціїпечиво надійної передачі. Для цього використаний механізм підтвердженнядження правильного прийомуз дублюванням передачі втрачених абопакетів, що прийшли з помилками. Транспортний рівень приймає данийні від кількох прикладних програм і посилає їх нижчого рівня. При цьому він додає додаткову інформацію до кожногому пакету, у тому числі і значення обчисленої контрольної суми.

На цьому рівні функціонує протокол керування передачеюданих TCP (Transmission Control Protocol ) та протокол передачі прикладних пакетів дейтаграмним методом UDP (User Datagram Protocol). Протокол TCP забезпечує гарантовану доставку даних за рахунокутворення логічних сполук між віддаленими прикладнимипроцесами. Робота протоколу UDP аналогічна роботі протоколу IP, але основним його завданням є виконання функцій сполучноголанки між мережевим протоколомта різними додатками.

Найвищий рівень (рівень I) - прикладний . На ньому реалізовані широко використовувані послуги прикладного рівня. До них відносяться: протокол передачі файлів між віддаленими системами, прострум емуляції віддаленого терміналу, поштові протоколи тощо. кожда я прикладна програмавибирає тип транспортування - чи неперервний потік повідомлень, або послідовність окремихспілкувань. Прикладна програма передає дані транспортного рівняню у потрібній формі.

Розгляд принципів функціонування стеку протоколів TCP/IP доцільно проводити, починаючи з протоколів третього рівняня. Це пов'язано з тим, що протоколи вищих рівнів у своїйроботі спираються на функціональні можливості протоколів нижніх рівнів. Для розуміння проблем маршрутизації розподіленоних мережах вивчення протоколів рекомендується проводити в наступнійпослідовності: IP, ARP, ICMP, UDP та TCP . Це пов'язано з тим, що для доставки інформації між віддаленими системами в розподіленої мережівикористовується в тій чи іншій мірі все сімейство стека протоколів TCP/IP.

Стек протоколів TCP/IP включає до свого складу велику кількістьпротоколів прикладного рівня Ці протоколи виконують різніфункції, у тому числі: керування мережею, передачу файлів, надання розподілених послуг при використанні файлів, емуляцію терміналов, доставку електронної пошти і т.д. Протокол передачі файлів ( File Transfer Protocol - FTP ) забезпечує переміщення файлів між комп'ютерними системами. Протокол Telnet забезпечує віртуальну термінальну емуляцію. Простий протокол керування мережею ( Simple Network Management Protocol - SNMP ) є протоколом управлінняня мережею, що використовується для повідомлень про аномальні умови в мережіта встановлення значень допустимих порогів у мережі. Простий протоколпередачі пошти (Simple Mail Transfer Protocol - SMTP) забезпечує Механізм передачі електронної пошти. Ці протоколи та інші додаткивання використовують послуги стека TCP/IP для забезпечення користувачівбазовими мережевими послугами.

Детальніше протоколи прикладного рівня стека протоколівTCP/IP у межах даного матеріалуне розглядаються.

Перед розглядом протоколів стека TCP/IP введемо базовітерміни, що визначають назви фрагментів інформації, передаютьної між рівнями. Назва блоку даних, що передається по мережі,залежить від цього, якому рівні стека протоколів він перебуває. Блок даних, з яким має мережний інтерфейс, називаєтьсякадром . Якщо блок даних знаходиться між мережевим інтерфейсомі мережевимрівнем, то він називається IP-дейтаграмою (або просто дейтаграммій). Блок даних, що циркулює між транспортним та мережним рівнями та вище, називається IP-пакетом.На рис. 1.3 показано соответствие позначень блоків даних рівням стека протоколів TCP/IP.

Мал. 1. 3. Позначення фрагментів інформації рівнях стека TCP/IP.

Дуже важливо доповнити опис рівнів стека протоколів TCP/IP описом різниці між передачею від відправника безпосередньо до одержувача і через кілька мереж. На рис. 4 показано різницю між цими видами передач.

Мал.1.4. Способи передачі.

При доставці повідомлення через дві мережі із застосуванням маршрутизатора воно використовує два різні мережевий кадр(кадр 1 та кадр 2). Кадр 1 - передачі від відправника до маршрутизатора , кадр 2 - від маршрутизатора до одержувача.

Прикладний та транспортний рівні можуть встановлювати з'єднання, тому принцип поділу на рівні визначає, що пакет, прийнятий транспортним рівнем одержувача, має бути ідентичним пакету, надісланому транспортним рівнем відправника.