TCP/IP и DNS

Доменная система имен (Domain Name System, DNS) является технологией, обеспечивающей присвоение имен доменов IP-адресам. Каждый узел в интернете имеет адрес доменного имени (http://www.microsoft.com) и IP-адрес ( 192.17.3.4 ).

В данной лекции мы расскажем о функционировании TCP/IP и DNS, об их взаимосвязи с компонентом IIS. Но наш рассказ не будет полным без исторического обзора этого семейства протоколов.

История TCP/IP и интернет

Большинство людей думают, что TCP/IP – это единый протокол, однако на самом деле этим термином обозначается пакет протоколов коммуникации. Протокол управления передачей (TCP) и межсетевой протокол (IP) являются двумя наиболее значимыми протоколами, однако они представляют лишь небольшую часть семейства протоколов TCP/IP. В состав TCP/IP входят протокол передачи пользовательских дейтаграмм (User Datagram Protocol, UDP) и протокол межсетевых управляющих сообщений (Internet Control Message Protocol, ICMP).

Сеть ARPANET

В 1968 г. Управление перспективного планирования научно-исследовательских работ (ARPA) Министерства обороны США (позже это ведомство было переименовано в Управление перспективного планирования научно-исследовательских работ в области обороны – DARPA) начало исследование сетевой технологии, известной сегодня как коммутация пакетов. Тогда и было положено начало протоколам TCP/IP. Целью создания TCP/IP было упрощение связи между сообществом Министерства обороны (DoD) без использования публичного канала телефонной линии. Эта сеть была названа ARPANET, и она стала прародителем современной сети интернет. В 1978 г. были формализованы отдельные функции TCP и IP, а в 1983 г. они стали стандартными протоколами ARPANET. В 1989 г. компьютеры ARPANET были подключены к сети NSFnet, являвшейся Сетью национальных научных разработок; она была намного больше и быстрее, чем сеть ARPANET. Это и стало рождением современного интернета. Принимая во внимание историю семейства протоколов TCP/IP, его часто называют семейством пакетом протоколов Министерства обороны США или семейством протоколов интернета.

Архитектурные модели протоколов связи

Для обеспечения среды, в которой протоколы связи могут взаимодействовать друг с другом, используется определенная структура, помогающая объяснять и разрабатывать протоколы. Архитектурная модель задает общую структуру и разделяет функции, выполняемые протоколами связи, на четыре уровня: прикладной, транспортный, межсетевой и уровень сетевого доступа. Каждый из уровней выполняет определенную функцию, для которой может быть создано и задействовано любое количество протоколов.

Каждый уровень выполняет свои функции независимо от остальных уровней. Он определенным образом передает данные уровню, располагающемуся выше или ниже, после чего "забывает" о них; ему соответствует только равнозначный уровень на другом конце связи.

Чаще всего для описания TCP/IP-соединений используются две архитектурные модели: модель протокола DoD и модель протокола взаимодействия открытых систем (Open Systems Interconnection, OSI).

Модель протокола DoD

Первоначально модель протокола DoD (или модель межсетевых связей) содержала три уровня: сетевого доступа, передачи от узла к узлу и приложений. Позже был добавлен четвертый уровень – межсетевой. Эта модель часто используется для описания функционирования стека протоколов TCP/IP (см. рис. 8.1).

Каждый из четырех уровней модели DoD выполняет свои функции.

• Прикладной уровень. Верхний уровень модели, включающий протоколы, обрабатывающие данные пользователей и осуществляющие управление обменом данными между приложениями. На этом уровне стандартизируется представление данных.
• Транспортный уровень. Содержит протоколы для обеспечения целостности данных при сквозной передаче. Обеспечивает управление инициализацией и закрытием соединений.
• Межсетевой уровень. Содержит протоколы для маршрутизации сообщений в сети; служит для размещения данных в дейтаграмме.
• Уровень сетевого доступа. Нижний уровень модели. Содержит протоколы для физической доставки данных к сетевым устройствам. Этот уровень размещает данные в кадре.

Рис. 8.1. Модель протокола DoD/связей интернета

Модель протокола OSI

Модель протокола взаимодействия открытых систем (Open Systems Interconnection, OSI) представляет собой семиуровневую модель, разработанную Международной организацией по стандартизации (ISO) и соответствующую уровням модели DoD. Модель OSI изначально создавалась как универсальный стандарт для всех коммуникационных протоколов, однако не стала им. Сегодня протоколы приблизительно соответствуют модели OSI, но точное соответствие и не требуется. Уровни модели OSI показаны на рис. 8.2.

Рис. 8.2. Модель протокола OSI

Каждый из семи уровней модели OSI выполняет свои собственные функции.

• Прикладной уровень. Обеспечивает процессы приложений и взаимодействие с конечным пользователем. Все, что находится на этом уровне, является спецификой приложений. Обеспечивает работу служб передачи файлов приложений, работу электронной почты и других программных служб сети.
• Уровень представлений. Устраняет различия в представлении данных. Преобразует данные в формат, совместимый с прикладным уровнем.
• Сеансовый уровень. Данный уровень является независимым от сетевого соединения – наличие соединения подразумевается. Содержит элементы для управления соединениями между приложениями.
• Транспортный уровень. Отвечает за передачу данных между узлами. Обеспечивает обнаружение ошибок и восстановление данных, а также правильную передачу данных. На данном уровне находятся протоколы TCP и UDP.
• Сетевой уровень. Отвечает за адресацию и создание виртуальных каналов для сквозной передачи данных. На данном уровне расположены IP-адреса.
• Канальный уровень. Состоит из двух подуровней: подуровня LLC (логический контроль канала), управляющего синхронизацией кадров и потоком данных, и подуровня MAC (управление доступом к среде передачи данных), отвечающего за адресацию канального уровня.
• Физический уровень. Определяет спецификации физических компонентов сетевого соединения. Здесь располагаются биты, сигналы и спецификации кабелей. Данный уровень непосредственно обеспечивает соединение.