С. Набор протоколов TCP/IP

Модель организации сети, используемая в сети Интернет сегодня, - протокол управления передачей / протокол взаимодействия сетей (TCP/IP), или набор протокола TCP/IP. .Как показано на рис. C.1, набор состоит из пяти.уровней: прикладной, транспортный, сетевой, звена данных (канальный) и физический.

Рис. C.1. Модель протоколов TCP/IP

TCP/IP - иерархический протокол, составленный из интерактивных модулей, каждый из которых обеспечивает функциональные возможности. Термин иерархический означает, что каждый протокол верхнего уровня использует услуги одного или нескольких протоколов более низкого уровня.

C.I. Уровни в TCP/IP

В этом разделе мы кратко описываем функции каждого уровня в наборе протокола TCP/IP.

Прикладной уровень

Прикладной уровень позволяет пользователю (или человеку, или программному обеспечению) обращаться к сети. Он обеспечивает интерфейсы пользователя и поддержку услуг, таких как передача файлов, электронная почта и работа с удаленным сервером.

• Доменная система имен (DNS - Domain Name System ). Доменная система имен - прикладная программа, которая предоставляет услуги другим прикладным программам. Она находит логический адрес (сетевой уровень) по заданному адресу пользователя (прикладной уровень).
• Простой протокол передачи почты (SMTP - Simple Mail Transfer Protocol). SMTP - протокол, используемый для электронной почты. Электронная почта рассматривалась в "Безопасность на прикладном уровне: PGP и S/MIME" .
• Протокол передачи файлов (FTP - File Transfer Protocol). FTP - протокол передачи файлов в сети Интернет. Он используется для того, чтобы передать большие файлы от одного компьютера к другому.
• Протокол передачи гипертекста (HTTP - Hypertext Transfer Protocol). HTTP - протокол, который обычно используется, чтобы обратиться к Word Wide Web (Всемирная Паутина).
• Простой протокол управления сетью (SNMP - Simple Network Management Protocol ). SNMP - официальный протокол управления в Интернет.
• Оконечная сеть (TELNET - Terminal Network). TELNET - удаленная прикладная программа входа в систему. Пользователь может использовать TELNET, чтобы соединиться с удаленным хостом и использовать доступные услуги.

Транспортный уровень

Транспортный уровень отвечает за доставку всего сообщения

"от процесса-к-процессу". Процесс - прикладная программа, функционирующая на хосте.

Традиционно транспортный уровень был представлен в TCP/IP двумя протоколами: TCP и UDP. Новый протокол транспортного уровня SCTRP (Stream Control Transmission Protocol) был разработан в ответ на новые потребности некоторых вновь созданных приложений (например, систем реального времени).

• Протокол пользовательских дейтаграмм (UDP). UDP - наиболее простой из двух стандартных транспортных протоколов TCP/IP. Это протокол типа "процесс-процесс!, который добавляет к данным верхнего уровня только адреса порта, контрольную сумму для контроля ошибок и информацию длины.
• Протокол управления передачей (TCP). TCP обеспечивает приложениям полный набор услуг транспортного уровня. TCP - достоверный протокол транспортного потока..Термин протокол потока в этом контексте означает средства, ориентированные на соединение: соединение должно быть установлено между обоими участниками обмена прежде, чем любой из них сможет передать данные. На передающем конце в процессе передачи TCP делит поток данных на меньшие модули, называемые сегментами. Каждый сегмент включает в себя порядковый номер, чтобы после приема установить порядок следования сегментов, вместе с номерами подтверждения для полученных сегментов. Сегменты переносят через сеть Интернет информацию в виде дейтаграмм IP. В конце приема TCP собирает из сегментов каждую дейтаграмму и упорядочивает их следование на основе порядковых номеров.
• Протокол Передачи Управления Потока (SCTP - STREAM CONTROL TRANSMISSION PROTOCOL). SCTP обеспечивает поддержку новым приложениям, таким как IP-телефония. Это - протокол транспортного уровня, который объединяет положительные свойства UDP и TCP.

Сетевой уровень

Сетевой уровень предназначендля доставки пакетов от источника в пункт назначения, вероятно через множество физических сетей (линий связи). Сетевой уровень гарантирует, что каждый пакет будет доставлен от его исходной точки к его конечному пункту назначения. Некоторые обязанности сетевого уровня включают логическую адресацию и маршрутизацию.

• Internet-протокол (IP). IP - механизм передачи, используемый в соответствии с протоколами TCP/IP. Это ненадежное без установления соединения обслуживание с лучшими намерениями..Термин " с лучшими намерениями". означает, что IP не обеспечивает проверки ошибок или выбор оптимального маршрута. IP учитывает ненадежность основных уровней и "прилагает все усилия", чтобы передать информацию к пункту назначения, но без гарантий. IP транспортирует данные в пакетах, называемых дейтаграммами, каждая из которых транспортируется отдельно. Дейтаграммы могут перемещаться по различным маршрутам и могут прибыть не в исходной последовательности или оказаться продублированными. IP не сохраняет порядок и список маршрутов и не имеет никаких средств для того, чтобы исправить дейтаграммы, однажды прибывшие в пункт назначения. Ограниченные функциональные возможности IP нельзя рассматривать как слабость. IP обеспечивает только функции передачи. Пользователь может добавить те средства, которые необходимы для данного приложения, и таким образом обеспечить максимальную эффективность.
• Протокол определения адресов (ARP - Address Resolution Protocol). Протокол определения адресов используется, чтобы связать IP- адрес с физическим адресом. На обычной физической сети каждое устройство идентифицировано физическим адресом или адресом станции, обычно закрепленным на сетевой карте интерфейса (NIC - Network Interface Card). Протокол определения адресов используется, чтобы найти физический адрес узла, когда известен его Интернет-адрес.
• Протокол определения адресов обратного адреса (RARP - Reverse Address Resolution Protocol) позволяет хосту обнаруживать его адрес в сети Интернет, когда он знает только свой физический адрес. Это используется, когда компьютер связывается с сетью впервые или когда компьютер загружается без диска.
• Протокол Управляющих сообщений сети Интернет (ICMP - Internet Control Message Protocol). ICMP - механизм, используемый хостами и другими промежуточными устройствами, чтобы передать уведомление о дейтаграммных проблемах назад передатчику. ICMP передает запрос и ошибку, извещая о сообщениях.
• Протокол управления группами сети Интернет (IGMP - Internet Group Message Protocol). Протокол управления группами (пользователей) сети Интернет используется для того, чтобы облегчить одновременную передачу сообщения группе получателей.

Уровень звена передачи данных

Уровень звена передачи данных преобразовывает физический уровень, простое средство передачи, - в достоверную линию связи. Это дает возможность сделать физический уровень свободным от ошибок (виртуально) при передаче информации к верхнему уровню (сетевой уровень). Некоторые из задач уровня звена передачи данных - это цикловая синхронизация, физическая адресация, управление потоком, контроль ошибок и управление доступом.

Физический уровень

Физический уровень координирует функции доставки потока бит по физической среде. Физический уровень определяет: физические характеристики интерфейсов и характеристики среды передачи, представление битов, скорость передачи данных, синхронизацию битов и физическую топологию сети.

C.2. Адресация

В Интернете используются четыре различных уровня адресов, предназначенные для работы в TCP/IP: заданный адрес, адрес порта, логический адрес и физический адрес, как это показано на рис. C.2.

Заданный адрес

Связь на прикладном уровне осуществляется с применением заданных адресов: адресов, принадлежащих заданным протоколам прикладного уровня. Например, используется один адрес электронной почты, чтобы передать электронную почту.

Адрес порта

Сегодня компьютеры - устройства, которые могут выполнять одновременно много задач. Конечная цель связи в Интернете - процесс, устанавливающий связь с другим процессом. Например, компьютер A работает с компьютером C, используя TELNET. В то же самое время компьютер обменивается сообщениями с компьютером B, пользуясь протоколом передачи файлов (FTP). Чтобы этих процессы могли функционировать одновременно, должен быть метод отметки различных процессов. Другим словами, процессы нуждаются в адресации. В архитектуре TCP/IP метка, назначаемая процессу, называется адресом порта. Адрес порта в TCP/IP - 16 битов длиной.

Рис. C.2. Адреса в TCP/IP

Логический адрес

Логические адреса необходимы для универсальных служб связи, которые не зависят от основных физических сетей. Нужна универсальная система адресации, в которой каждый хост может быть идентифицирован уникально, независимо от основной физической сети. Логические адреса разработаны для этой цели. Логический адрес (адрес IP) в Интернете - в настоящее время это адрес на 32 бита, который может уникально определить хост, подключенный к Интернету. Никакие два хоста, получившие адреса и работающие в Интернете, не могут иметь один и тот же адрес IP.

Физический адрес

Физический адрес, также известный как адрес связи, является адресом узла, определенного в данной физической сети. Он включен в кадр, используемый уровнем звена передачи данных. Это - адрес самого низкого уровня. Физические адреса управляются администрацией по физической сети. Размер и формат этих адресов изменяются в зависимости от сети.