Протоколы Интернета

Модель IS0/0SI определяет семь уровней при реализации проекта любой сети. Однако в реальной жизни такую модель можно рассматривать только как руководство к действию. «Стержнем» Интернета являются протоколы ТСР и IР, структуру которого можно разделить на пять уровней согласно модели IS0/0SI. На рис. 1.6 изображены все пять уровней.

ТСР (Тrаnsроrt Сопtrо1 Рrоtосо1) и IР (Iпtеrnet Рrоtосо1) представляют собой два протокола для связи сетей между собой. Но в то же время это не просто два протокола.

Рис 1.6.

IP - протокол Интернет (Internet Protocol). Это - протокол сетевого уровня, перемещающий данные между сетевыми компьютерами.

ТСР - протокол управления транспортировкой (Transport Control Protocol), который перемещает данные между прикладными программами Интернет.

UDP - протокол пользовательских датаграмм (User Datagram Protocol), который также перемещает данные между приложениями. Он - более простой и менее надежный, чем ТСР.

ICMP - протокол управляющих сообщений Интернет (Internet Control Message Protocol), который управляет сетевыми сообщениями об ошибках и другими ситуациями, требующими вмешательства сетевых программ.

Набор этих протоколов или иначе, стек протоколов ТСР/IР, призван работать с огромными массивами данных в Интернет и обеспечивать защиту от ошибок при обмене данными между всеми компьютерами в сети.

Имеется два вида ошибок при доставке данных:

§ искажение данных, прибывающих на принимающий хост-компьютер,

§ потеря данных, в случае, когда они никогда не достигают хоста.

Однако имеется еще несколько возможных проблем при передаче данных. В Интернете пакеты, посланные по сети, могут маршрутизироваться коммутаторами в процессе своего движения к цели. Таким образом, существует вероятность того, что некоторые пакеты прибывают к месту назначения быстрее, чем их «предшественники». Например, на «принимающий» хост могут приходить повторные пакеты, либо пакеты «вне очереди». В обоих случаях набор протоколов ТСР/IP должен срабатывать корректно.

Данные, передаваемые в форме сообщения, снабжаются заголовком и концевиком, в которых содержится информация, необходимая для обработки сообщения на соответствующем уровне: указатели типа сообщения, адреса отправителя, получателя, канала, порта и т. д. Заголовок и концевик называются обрамлением сообщения (данных).

Средства управления нижнего уровня оперируют с данными, указанными в обрамлении, как с данными на конверте. При передаче сообщения на вышестоящий уровень сообщение “освобождается от конверта”, в результате чего на следующем уровне обрабатывается очередной “конверт”. Таким образом, каждый уровень управления оперирует не с самими сообщениями, а только с “конвертами”, в которых “упакованы” сообщения. Поэтому состав сообщений, формируемых на верхних уровнях, никак не влияет на функционирование нижних уровней управления передачей.

На нижнем, физическом, уровне в качестве заголовка и концевика используются специальные коды, например байт 01111110, который может встретиться в данных более, высокого уровня. Если не принять специальных мер, то последовательность битов 01111110 в данных будет ошибочно воспринята аппаратурой передачи как заголовок сообщения. Для исключения этого используется процедура обеспечения прозрачности канала — бит-стаффинг.

Существуют и другие проблемы, требующие вмешательства сетевых протоколов, например, физический отказ оборудования или изменение ширины полосы пропускания сети.

На рис. 1.7 показано возможное взаимодействие между различным сетевым программным обеспечением и оборудованием.

Чтобы работать с транспортным уровнем, приложения используют UDP (User Datagram Protocol) и ТСР (Тrаnsрогt Соntrоl Ргоtосо1). Для связи с сетевым уровнем программа использует программные модули IСМР (Internet Соntrol Message Ргоtосо1) или IР (Internet Ргоtосо1). Однако независимо от того, как данные поступили от приложения на сетевой уровень, им необходимо обязательно пройти через модуль IР, чтобы достичь сетевого оборудования.

Физический уровень протокола сети ТСР/IР идентичен соответствующему уровню модели ISO/OSI, он включает в себя линии передачи, по которым пересылаются данные. Линии передачи представляют собой витую пару, либо коаксиальный кабель. Для программиста ИТ-технологии, достаточно знать о том, что кабель, подключенный к компьютеру, является частью физического уровня сети.

Канальный уровень включает в себя интерфейс к оборудованию и два модуля протоколов: АRР (Address Resolution Protocol) и RARP (Reverse Address Resolution Protocol). Данные протоколы используются для работы с адресами.

ARP (Address Resolution Protocol) переводит адреса сетевого уровня в адреса канального. RARP (Reverse Address Resolution Protocol) выполняет обратную задачу - переводит адреса канального уровня в сетевые.

Для чего необходим канальный уровень?

Канальный уровень управляет обменом данных между физическим и сетевым уровнями. Он принимает и посылает данные в модуль IР сетевого уровня. Одной из задач для канального уровня является работа с сетевым уровнем без предоставления ему информации о физической структуре сети. В таком случае протоколу сетевого уровня нет необходимости беспокоиться, какую технологию сети (Ethernet: или Тоken Ring) использует данная сеть. Сетевой уровень просто передает данные канальному уровню, который управляет всей дальнейшей пересылкой данных.

Адресация пакетов в TCP/IP

Программы используют протоколы ТСР и IР для приема и передачи сетевых сообщений. Такие сообщения обычно разбиваются на пакеты. Для того чтобы пакеты могли достигнуть места назначения, они должны содержать в себе информацию о его адресе. Поскольку IP является протоколом сетевого уровня, то пакеты IР содержат в себе адресную информацию (32 бита адреса) как «принимающего», так и «передающего» хост-компьютеров.

Порт рассматривается как адрес программы или приложения. Поскольку в Интернете можно одновременно работать с несколькими приложениями, компьютер, принимая сегменты ТСР, должен направить их к соответствующему приложению через порт. Это обеспечивается транспортным уровнем.

Ниже приведена схема, показывающая, как происходит демультиплексирование потоков пакетов, поступающим на компьютер и принадлежащих разным процессам.

Номера портов

Перед тем как обменяться информацией, клиент и сервер должны сначала установить соединение TCP/IP. Чтобы отличать протоколы, приложения используют для каждого из них уникальные номера. Общие протоколы, такие как FTP и HTTP, используют «хорошо известные» номера портов. Стандартным значением для порта HTTP является 80, хотя сервер и клиент могут работать и по другому номеру. В таблице 3.2 приведены значения портов для наиболее известных протоколов Web и Интернет.

Протокол	Номер порта
File Transfer Protocol (FTP)
TELNET Protocol
Simple Mail Transfer Protocol (SMTP)
Trivial File Transfer Protocol
Gopher Protocol
Finger Protocol
HTTP Protocol

Табл. 3.2. Стандартные значения номеров портов для Интернета

Все порты с номером менее 1024 называются привилегированными, и только их используют в качестве стандартных. Вы не сможете создать свой порт с номером меньше, чем 1024.

Дата добавления: 2015-08-18