Инструменты пользователя

Инструменты сайта


examination:computer_science:question55

Вопрос №55 Стек протоколов TCP/IP.

Простым и понятным языком.

Протокол TCP\IP как видно из названия сотит из из двух подпротоколов-TCP и IP.

Протокол TCP- этот протокол который разбивает данные на пакеты,а потом собирает их назад,передача по пакетам удобна тем,что при наличии помех всегда можно заново передать пакет адресату.

Протокол Ip -осуществляет адресацию в сети,делает так,чтобы нужный пакет туда куда надо попал,а не какому-то Васе и или Степе.

Модель DOD (англ. Department of Defense — Министерство обороны США) — модель сетевого взаимодействия, разработанная Министерством обороны США, практической реализацией которой является стек протоколов TCP/IP. В отличие от модели OSI, модель DOD состоит из четырёх уровней (снизу вверх): уровня сетевого доступа (Network Access), соответствующего двум нижним уровням модели OSI,межсетевого уровня (Internet), соответствующего сетевому уровню модели OSI,транспортного уровня (Transport), соответствующего транспортному уровню модели OSI,уровня приложений (Process/Application), соответствующего трем верхним уровням модели OSI. 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.

Стек протоколов TCP/IP (англ. Transmission Control Protocol/Internet Protocol) — набор сетевых протоколов разных уровней модели сетевого взаимодействия DOD, используемых в сетях. Протоколы работают друг с другом в стеке (англ. stack, стопка) — это означает, что протокол, располагающийся на уровне выше( уровни берутся, например, из модели OSI, работает «поверх» нижнего, используя механизмы инкапсуляции (пакет протокола X заключается, как полезная нагрузка, внутрь пакета протокола Y). Например, протокол TCP работает поверх протокола IP.

Стек протоколов TCP/IP основан на модели сетевого взаимодействия DOD и включает в себя протоколы четырёх уровней:

  • прикладного (application),
  • транспортного (transport),
  • сетевого (internet),
  • уровня доступа к среде (network access).

Протоколы этих уровней полностью реализуют функционал модели OSI. На стеке протоколов TCP/IP построено всё взаимодействие пользователей в IP-сетях. Стек является независимым от физической среды передачи данных.

Существуют разногласия в том, как вписать модель TCP/IP в модель OSI, поскольку уровни в этих моделях не совпадают.

Физический уровень

Физический уровень описывает среду передачи данных (будь то коаксиальный кабель, витая пара, оптоволокно или радиоканал), физические характеристики такой среды и принцип передачи данных (разделение каналов, модуляцию, амплитуду сигналов, частоту сигналов, способ синхронизации передачи, время ожидания ответа и максимальное расстояние).

Канальный уровень

Канальный уровень описывает, каким образом передаются пакеты данных через физический уровень, включая кодирование (то есть специальные последовательности бит, определяющих начало и конец пакета данных). Ethernet, например, в полях заголовка пакета содержит указание того, какой машине или машинам в сети предназначен этот пакет.

Примеры протоколов канального уровня — Ethernet, IEEE 802.11 Wireless Ethernet, SLIP, Token Ring, ATM и MPLS.

Сетевой уровень

Это уровень межсетевого взаимодействия, который занимается передачей пакетов с использованием различных транспортных технологий локальных сетей, территориальных сетей, линий специальной связи и т. п.

В качестве основного протокола сетевого уровня (в терминах модели OSI) в стеке используется протокол IP, который изначально проектировался как протокол передачи пакетов в составных сетях, состоящих из большого количества локальных сетей, объединенных как локальными, так и глобальными связями. Поэтому протокол IP хорошо работает в сетях со сложной топологией, рационально используя наличие в них подсистем и экономно расходуя пропускную способность низкоскоростных линий связи. Протокол IP является дейтаграммным протоколом, то есть он не гарантирует доставку пакетов до узла назначения.

Протокол IP при передаче данных не устанавливает виртуального соединения и использует датаграммы (пакеты данных) для отправки информации от одного компьютера к другому. Это значит, что по протоколу IP пакеты просто отправляются в сеть без ожидания подтверждения о получении данных (АСК Acknowledgment), а значит, без гарантии доставки пакетов и, соответственно, без гарантии целостности данных. Если хотя бы один пакет из 100 необходимых не дойдет до адресата, то данные нарушатся, и собрать их в единое целое будет невозможно. Все необходимые действия по подтверждению и обеспечению целостности данных должны обеспечивать протоколы, работающие на более высоком уровне. Каждый IP-пакет содержит адреса отправителя и получателя, идентификатор протокола, TTL (время жизни пакета) и контрольную сумму для проверки целостности пакета. Как видите, здесь есть контрольная сумма, которая все же позволяет узнать целостность пакета. Но об этом узнает только получатель. Когда компьютер-получатель принял пакет, то он проверяет контрольную сумму только для себя. Если сумма сходится, то пакет обрабатывается, иначе просто игнорируется. А компьютер-отправитель не сможет узнать об ошибке, возникшей в пакете, и повторить посылку. Именно поэтому соединение по протоколу IP нельзя считать надежным.

К уровню межсетевого взаимодействия относятся и все протоколы, связанные с составлением и модификацией таблиц маршрутизации, такие как протоколы сбора маршрутной информации RIP (Routing Internet Protocol) и OSPF (Open Shortest Path First), а также протокол межсетевых управляющих сообщений ICMP (Internet Control Message Protocol). Последний протокол предназначен для обмена информацией об ошибках между маршрутизаторами сети и узлом - источником пакета. С помощью специальных пакетов ICMP сообщается о невозможности доставки пакета, о превышении времени жизни или продолжительности сборки пакета из фрагментов, об аномальных величинах параметров, об изменении маршрута пересылки и типа обслуживания, о состоянии системы и т.п.

Транспортный уровень

Протоколы транспортного уровня могут решать проблему негарантированной доставки сообщений («дошло ли сообщение до адресата?»), а также гарантировать правильную последовательность прихода данных. В стеке TCP/IP транспортные протоколы определяют, для какого именно приложения предназначены эти данные.

Протоколы автоматической маршрутизации, логически представленные на этом уровне (поскольку работают поверх IP), на самом деле являются частью протоколов сетевого уровня; например OSPF (IP идентификатор 89).

TCP (IP идентификатор 6) — «гарантированный» транспортный механизм с предварительным установлением соединения, предоставляющий приложению надёжный поток данных, дающий уверенность в безошибочности получаемых данных, перезапрашивающий данные в случае потери и устраняющий дублирование данных. TCP позволяет регулировать нагрузку на сеть, а также уменьшать время ожидания данных при передаче на большие расстояния. Более того, TCP гарантирует, что полученные данные были отправлены точно в такой же последовательности. В этом его главное отличие от UDP.

UDP (IP идентификатор 17) протокол передачи датаграмм без установления соединения. Также его называют протоколом «ненадёжной» передачи, в смысле невозможности удостовериться в доставке сообщения адресату, а также возможного перемешивания пакетов. В приложениях, требующих гарантированной передачи данных, используется протокол TCP.

UDP обычно используется в таких приложениях, как потоковое видео и компьютерные игры, где допускается потеря пакетов, а повторный запрос затруднён или не оправдан, либо в приложениях вида запрос-ответ (например, запросы к DNS), где создание соединения занимает больше ресурсов, чем повторная отправка.

UDP и TCP работают поверх IP. Это значит, что, когда пакет TCP или UDP опускается на уровень ниже для отправки в сеть, он попадает на уровень сети прямо к IP. Здесь пакету добавляется сетевой адрес, TTL и другие атрибуты протокола IP. После этого пакет идет дальше вниз для физической отправки в сеть. Голый пакет TCP не может быть отправлен в сеть, потому что он не имеет информации о получателе, эта информация добавляется к пакету с IP-заголовком на уровне сети.

Прикладной уровень

За долгие годы использования в сетях различных стран и организаций стек TCP/IP накопил большое количество протоколов и сервисов прикладного уровня. К ним относятся такие широко используемые протоколы, как протокол копирования файлов FTP, протокол эмуляции терминала telnet, почтовый протокол SMTP, используемый в электронной почте сети Internet, гипертекстовые сервисы доступа к удаленной информации, такие как WWW и многие другие.

examination/computer_science/question55.txt · Последние изменения: 2014/01/15 08:15 (внешнее изменение)