· Подтверждение. Протокол TCP/IP обеспечивает подтверждение правильно правильности прохождения информации при обмене между отправителем и получателем.

· Стандартные прикладные протоколы. Протокол TCP/IP включает в свой состав поддержку основных приложений, таких как электронная почта, передача файлов, удаленный доступ и т.д.

В стеке TCP/ IP определены 4 уровня взаимодействия, каждый из которых берет на себя определенную функцию по организации надежной работы глобальной сети:

Уровень межсетевого взаимодействии

Уровень межсетевого взаимодействия является стержнем всей архитектуры протокола, который реализует концепцию передачи пакетов в режиме без установления соединений, то есть дейтаграммным способом. Именно этот уровень обеспечивает возможность перемещения пакетов по сети, используя тот маршрут, который в данный момент является оптимальным. Этот уровень также называют уровнем Интернет, подчеркивая его основную функцию- передачу данных через составную сеть. Основным протоколом уровня межсетевого взаимодействия является протокол IP (Internet Protocol). IP - протокол проектировался для передачи пакетов в составных сетях, состоящих из большого количества локальных сетей, поэтому он хорошо работает в сетях со сложной топологией. Так как IP- протокол является дейтаграммным протоколом, то он не гарантирует доставку пакетов до узла назначения.

Основной (транспортный) уровень.

Так как на сетевом уровне не происходит установление соединения, то нет никаких гарантий, что межсетевым уровнем пакеты будут доставлены в место назначения неповрежденными. Обеспечения надежной связи между двумя конечными компьютерами осуществляет основной уровень стека TCP/IP, называемый также транспортным. На этом уровне работает протокол управления передачей TCP (Transmission Control Protocol) и протокол дейтаграмм пользователя UDP (User Datagramm Protocol). Основной задачей TCP является доставка всей информации компьютеру получателя, контроль последовательности предаваемой информации, повторная отправка не доставленных пакетов в случае сбоев работы сети. Надежность доставки информации достигается следующим образом.

На передающем компьютере TCP разбивает блок данных, поступающих с прикладного уровня, на отдельные сегменты, присваивает номера сегментам, добавляет заголовок и передает сегменты на уровень межсетевого взаимодействия. При этом размер сегмента должен быть таким, чтобы он полностью помещался в IP - пакет. Для каждого отправленного сегмента предающий компьютер ожидает прихода от принимающего компьютера специального сообщения - квитанции, подтверждающей тот факт, что компьютер нужный сегмент принял. Время ожидания прихода соответствующей квитанции называется временем тайм- аута. Переданный сегмент хранится в буфере на все время ожидания квитанции. В случае получения квитанции о правильности приема, TCP передает следующий сегмент, удаляя переданный из буфера, а в случае отсутствия квитанции о подтверждении приема, TCP повторяет передачу сегмента. Для ускорения передачи сегментов в протоколе TCP организован принцип их передачи, который называется принцип «скользящего окна». Этот принцип основывается на возможности передачи нескольких сегментов в пределах одного «окна», не дожидаясь прихода квитанции на первый отправленный сегмент. На принимающем компьютере TCP, получая от уровня межсетевого взаимодействия сегменты, собирает их в блок по номерам и передает этот блок на верхний уровень приложений, отправляя обратно в сети квитанции о правильности принятого сегмента. Для производительности сети является очень важным установления времени тайм- аута и размера «скользящего окна». В общем случае для их выбора необходимо учитывать пропускную способность физических линий связи, отметим, однако, что в протоколе ТСР предусмотрен специальный автоматический алгоритм определения этих величин.

В задачи протокола TCP входит также важнейшая задача определения к какому типу прикладных программ относятся данные, поступившие из сети. Прикладные программы с точки зрения TCP различаются специальными идентификаторами, которые называются портами. Назначение номеров портов осуществляется либо централизовано, если прикладные программы являются популярными и общедоступными (например, служба удаленного доступа к файлам FTP имеет порт 21, а служба WWW - порт 80), или локально - если разработчик своего приложения просто связывает с этим приложением любой доступный, произвольно выбранный номер. В дальнейшем все запросы к данному приложению от других приложений должны адресоваться с указанием назначенного ему номера порта. Номер порта в совокупности с номером сети и номером конечного хоста однозначно определяют процессы в сети Интернет. Этот набор идентифицирующих параметров процесса носит название сокет. Отметим также, что протокол TCP управляет двумя очередями: очередь пакетов, поступающих из сети и очередь пакетов, поступающих из прикладного уровня по соответствующему порту.

Протокол UDP был разработан для пользователей, не нуждающихся в услугах протокола TCP. Этот протокол, в отличие от TCP, не обеспечивает достоверность доставки пакетов и надежность от сбоев в передаче информации. К IP- пакету он добавляет только номера портов верхнего уровня. Преимущество этого протокола состоит в том, что он требует минимум установок и параметров для передачи информации и используется для наиболее простых протоколов верхнего уровня (например, для Простого протокола управления сетью - Simple Network Management Protocol, SNMP).

Прикладной уровень.

Прикладной уровень объединяет все службы пользователей сети. Прикладной уровень реализуется различными программными системами и постоянно расширяется. Наиболее известными прикладными службами являются электронная почта (E- mail), система новостей UseNet, всемирная паутина World Wide Web (WWW), передача файлов (FTP), удаленный терминал и терминальные серверы (TELNET) и д.р. Указанные службы рассмотрим в следующей лекции.

Уровень сетевых интерфейсов.

В отличие от физического и канального уровня модели OSI в архитектуре стека TCP/ IP существует несколько другая интерпретация уровня сетевых интерфейсов. Протоколы этого уровня должны обеспечить интеграцию в составную сеть локальных сетей, использующих различные технологии. Поэтому разработчики той или другой технологии должны предусмотреть возможность инкапсуляции (включения) в свои кадры IP -пакетов. Уровень сетевых интерфейсов в протоколах TCP/ IP не регламентируется, но он поддерживает все популярные стандарты физического и канального уровня: Ethernet, Token Ring, FDDI, Gigabit Ethernet, Fast Ethernet и д.р. Для глобальных сетей имеется возможность работы с протоколами SLIP и PPP. Разработаны спецификации для соединения с сетями X.25, frame relay, ATM.

Отметим, что в настоящее время каждый из разработчиков сетевых технологий канального и физического уровня стремиться обеспечить их совместимость с протоколом TCP/ IP.

2. Соответствие уровней стека TCP/ IP семиуровневой модели OSI

Как видно из рисунка 1 протокол TCP занимает транспортный и сеансовый уровень, а на сетевом уровне используется протокол IP. Отметим, что в модели TCP/IP программные модули, соответствующие транспортному и сеансовому уровню, устанавливаются только на конечных компьютерах.

Программный модуль протокола ТСР/ IP реализуется в операционной системе компьютера в виде отдельного системного модуля (драйвера). Интерфейс между прикладным уровнем и TCP представляет собой библиотеку вызовов, такую же, как, например, библиотека системных вызовов для работы с файлами. Пользователь может самостоятельно настраивать протокол TCP/ IP для каждого конкретного случая (количество пользователей сети, пропускная способность физических линий связи и т.д.).

3. Адресация в IP - сетях

IP- адресация компьютеров в сети Интернет построена на концепции сети, состоящей из хостов. Хост представляет собой объект сети, который может передавать и принимать IP- пакеты, например, компьютер, рабочая станция или маршрутизатор. Хосты соединяются между собой через одну или несколько сетей. IP - адрес любого из хостов состоит из адреса (номера) сети и адреса хоста в этой сети.

В соответствии принятым в момент разработки IP - протокола соглашением, адрес представляется четырьмя десятичными числами, разделенными точками. Каждое из этих чисел не может превышать 255 и представляет один байт 4- байтного IP- адреса. Выделение всего лишь четырех байт для адресации всей сети Интернет связано с тем, что в то время массового распространения локальных сетей пока не предвиделось. О персональных компьютерах и рабочих станциях вообще не было речи. В результате под IP-адрес было отведено 32 бита, из которых первые 8 бит обозначали сеть, а оставшиеся 24 бита -- компьютер в сети. IP - адрес назначается администратором сети во время конфигурирования компьютеров и маршрутизаторов. Номер сети может быть выбран администратором произвольным образом, или назначен по рекомендации специального подразделения Интернет - InterNIC. Обычно поставщики услуг Интернет получают диапазоны адресов у подразделений InterNIC, а затем распределяют их среди своих абонентов. Отметим, что маршрутизатор может входить сразу в несколько сетей, поэтому каждый порт маршрутизатора имеет свой IP - адрес. Таким же образом и конечный компьютер так же может входить в несколько сетей, а значит иметь несколько IP- адресов. Таким образом IP- адрес характеризует не отдельный компьютер или маршрутизатор, а одно сетевое соединение. Как уже отмечалось выше, адрес состоит из двух частей - номера сети и номера узла в сети. Для того, чтобы определить, какая часть адреса относится к номеру сети, а какая к номеру узла, в начале адреса несколько бит отводится для определения класса сети.

IP- адресация определяет пять классов сетей.

Сети класса А предназначены главным образом для использования крупными организациями, их адрес начинается с 0 в двоичной записи, или с 1 в десятичной записи, они имеют номера от 1 до 126 (если все семь бит равны «1» = 1111111= 127, номер сети 0 не используется, а номер 127 используется для специальных целей ). В сетях класса А предусмотрено большое количество узлов - 2 24 = 16 777 216 узлов.

Пример.

Узел имеет минимально возможный номер в сети класса А с минимально возможным номером сети

00000001. 00000000. 00000000. 00000001 = 1.0.0.1

Узел имеет максимально возможный номер в сети класса А с максимально возможным номером сети

01111110. 11111111. 11111111. 11111110 = 126.255.255.254

Класс В.

В сетях класса В выделяют 14 бит для номера сети и 16 бит для номеров хостов, их адрес начинается с 10 в двоичной записи, или со 128 в десятичной записи, они имеют номера от 128.0 до 191.255 (10000000.00000000= 128.0, 10111111.11111111= 191.255.Сети В представляют хороший компромисс между адресным пространством номера сети и номерами хостов. Сеть класса В является сетью среднего размера с максимальным числом узлов 216 = 65 536.

Узел имеет минимально возможный номер в сети класса В с минимально возможным номером сети

10000000. 00000000. 00000000. 00000001 = 128.0.0.1

Узел имеет максимально возможный номер в сети класса В с максимально возможным номером сети

10111111. 11111111. 11111111. 11111110 = 191.255.255.254

Класс С.

Сети класса С выделяют 22 бита для номера сети и 8 бит для номеров хостов, их адрес начинается с 110 в двоичной записи, или со 192 в десятичной записи, они имеют номера от 192.0.0 до 223.255.255 (11000000.00000000.00000000= 192.0.0, 11011111.11111111.11111111= 223.255.255. Сети класса С являются наиболее распространенными сетями, число узлов в одной сети равно 28 = 256.

Пример.

Узел имеет минимально возможный номер в сети класса С с минимально возможным номером сети

11000000. 00000000. 00000000. 00000001 = 192.0.0.1

Узел имеет максимально возможный номер в сети класса С с максимально возможным номером сети

11011111. 1111111. 1111111. 11111110 = 223.255.255.254

Класс D

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17