Typer nettverksprotokoller protokoll tcp ip. Hva er TCP-IP-protokollen

Driften av det globale Internett er basert på et sett (stabel) med TCP/IP-protokoller. Men disse begrepene virker komplekse bare ved første øyekast. Faktisk TCP/IP-protokollstabel er et enkelt sett med regler for utveksling av informasjon, og disse reglene er faktisk godt kjent for deg, selv om du sannsynligvis ikke er klar over det. Ja, det er akkurat slik det er; i hovedsak er det ingenting nytt i prinsippene som ligger til grunn for TCP/IP-protokollene: alt nytt er godt glemt gammelt.

En person kan lære på to måter:

Gjennom dum formell memorering av formelmetoder for å løse standardoppgaver (som er det som nå stort sett undervises på skolen). Slik trening er ineffektiv. Du har sikkert sett panikken og den fullstendige hjelpeløsheten til en regnskapsfører når du endrer versjonen kontorprogramvare- ved den minste endring i sekvensen av museklikk som kreves for å utføre vanlige handlinger. Eller har du noen gang sett en person falle i stupor når du endrer skrivebordsgrensesnittet?
Gjennom å forstå essensen av problemer, fenomener, mønstre. Gjennom forståelse prinsipper bygge dette eller det systemet. I dette tilfellet spiller det ingen stor rolle å ha encyklopedisk kunnskap - den manglende informasjonen er lett å finne. Det viktigste er å vite hva du skal se etter. Og dette krever ikke formell kunnskap om emnet, men en forståelse av essensen.

I denne artikkelen foreslår jeg å ta den andre veien, siden å forstå prinsippene som ligger til grunn for Internett vil gi deg muligheten til å føle deg trygg og fri på Internett - raskt løse problemer som oppstår, formulere problemer riktig og trygt kommunisere med teknisk støtte.

Så la oss begynne.

Driftsprinsippene til TCP/IP Internett-protokoller er i seg selv veldig enkle og ligner sterkt arbeidet til vår sovjetiske posttjeneste.

Husk hvordan vår vanlige post fungerer. Først skriver du et brev på et stykke papir, legger det så i en konvolutt, forsegler det, baksiden Skriv adressene til avsender og mottaker på konvolutten, og ta den med til nærmeste postkontor. Deretter går brevet gjennom en kjede av postkontorer til nærmeste postkontor til mottakeren, hvorfra det leveres av postmannen til oppgitt adresse mottaker og falt i postkassen hans (med hans leilighetsnummer) eller levert personlig. Det er det, brevet har nådd mottakeren. Når mottakeren av brevet ønsker å svare deg, vil han bytte adressene til mottakeren og avsenderen i sitt svarbrev, og brevet sendes til deg langs samme kjede, men i motsatt retning.

Konvolutten til brevet vil lese noe slikt:

Avsenders adresse: Fra hvem: Ivanov Ivan Ivanovich Hvor: Ivanteevka, st. Bolshaya, 8, leilighet. 25 Adresse til mottakeren: Til hvem: Petrov Petr Petrovitsj Hvor: Moskva, Usachevsky-bane, 105, leilighet. 110

Nå er vi klare til å vurdere samspillet mellom datamaskiner og applikasjoner på Internett (og i lokalt nettverk Samme). Vær oppmerksom på at analogien med vanlig post vil være nesten fullstendig.

Hver datamaskin (aka: node, vert) på Internett har også en unik adresse, som kalles en IP-adresse ( Internett protokoll Adresse), for eksempel: 195.34.32.116. En IP-adresse består av fire desimaltall(fra 0 til 255), atskilt med en prikk. Men å kjenne bare IP-adressen til datamaskinen er ikke nok, fordi... Til syvende og sist er det ikke datamaskinene selv som utveksler informasjon, men applikasjonene som kjører på dem. Og flere applikasjoner kan kjøres samtidig på en datamaskin (for eksempel en e-postserver, en webserver osv.). For å levere et vanlig papirbrev er det ikke nok å bare vite adressen til huset - du må også vite leilighetsnummeret. Også hver programvareapplikasjon har et lignende nummer kalt portnummeret. Flertall serverapplikasjoner har standardnummer, for eksempel: Posttjeneste bundet til port nummer 25 (de sier også: "lytter" til porten, mottar meldinger på den), nettjenesten er bundet til port 80, FTP til port 21, og så videre.

Dermed har vi følgende nesten fullstendige analogi med vår vanlige postadresse:

"husadresse" = "datamaskinens IP" "leilighetsnummer" = "portnummer"

I datanettverk opererer via TCP/IP-protokoller, er en analog av et papirbrev i en konvolutt plastpose, som inneholder de faktiske overførte dataene og adresseinformasjonen - avsenderens adresse og mottakerens adresse, for eksempel:

Kildeadresse: IP: 82.146.49.55 Port: 2049 Mottakeradresse (destinasjonsadresse): IP: 195.34.32.116 Port: 53 Pakkedetaljer: ...

Pakkene inkluderer selvfølgelig også tjenesteinformasjon, men for å forstå essensen er dette ikke viktig.

Vær oppmerksom på kombinasjonen: "IP-adresse og portnummer" - kalt "stikkontakt".

I vårt eksempel sender vi en pakke fra socket 82.146.49.55:2049 til socket 195.34.32.116:53, dvs. pakken vil gå til en datamaskin med IP-adressen 195.34.32.116, til port 53. Og port 53 tilsvarer en navnegjenkjenningsserver (DNS-server), som vil motta denne pakken. Ved å kjenne avsenderens adresse vil denne serveren, etter å ha behandlet forespørselen vår, kunne generere en svarpakke som vil gå i motsatt retning av avsenderkontakten 82.146.49.55:2049, som for DNS-serveren vil være mottakerkontakten.

Som regel utføres interaksjon i henhold til "klient-server"-skjemaet: "klienten" ber om informasjon (for eksempel en nettside), serveren godtar forespørselen, behandler den og sender resultatet. Portnumrene til serverapplikasjoner er velkjente, for eksempel: SMTP-postserveren "lytter" på port 25, POP3-serveren som tillater å lese e-post fra postkassene dine "lytter" på port 110, webserveren lytter på port 80, osv. .

De fleste programmer på hjemmedatamaskin er klienter - for eksempel e-postklient Outlook, nettlesere IE, FireFox, etc.

Portnumrene på klienten er ikke faste som de på serveren, men tildeles dynamisk av operativsystemet. Faste serverporter har vanligvis tall opp til 1024 (men det finnes unntak), og klientporter starter etter 1024.

Repetisjon er undervisningens mor: IP er adressen til en datamaskin (node, vert) på nettverket, og port er nummeret til en spesifikk applikasjon som kjører på denne datamaskinen.

Imidlertid er det vanskelig for en person å huske digitale IP-adresser - det er mye mer praktisk å jobbe med alfabetiske navn. Tross alt er det mye lettere å huske et ord enn et sett med tall. Dette er gjort - enhver digital IP-adresse kan knyttes til et alfanumerisk navn. Som et resultat kan du for eksempel i stedet for 82.146.49.55 bruke navnet. Og domenenavntjenesten (DNS) (Domain Name System) håndterer konverteringen av domenenavnet til en digital IP-adresse.

La oss se nærmere på hvordan dette fungerer. Leverandøren din er tydelig (på papiret, for manuelle innstillinger forbindelser) eller implisitt (via automatisk oppsett forbindelser) gir deg IP-adressen til navneserveren (DNS). På en datamaskin med denne IP-adressen kjører en applikasjon (navneserver) som kjenner alle domenenavnene på Internett og deres tilsvarende digitale IP-adresser. DNS-serveren "lytter" til port 53, godtar forespørsler til den og gir svar, for eksempel:

Forespørsel fra datamaskinen vår: "Hvilken IP-adresse tilsvarer navnet www.site?" Serversvar: "82.146.49.55."

La oss nå se på hva som skjer når du skriver inn domenenavnet (URL) til dette nettstedet () i nettleseren din og klikker , som svar fra webserveren mottar du en side på dette nettstedet.

For eksempel:

IP-adressen til datamaskinen vår: 91.76.65.216 Nettleser: Internet Explorer(IE), DNS-server (stream): 195.34.32.116 (din kan være annerledes), Siden vi ønsker å åpne: www.site.

Rekruttering kl adressefeltet nettleserdomenenavn og klikk . Deretter utfører operativsystemet omtrent følgende handlinger:

En forespørsel (nærmere bestemt en pakke med en forespørsel) sendes til DNS-serveren på socket 195.34.32.116:53. Som diskutert ovenfor, tilsvarer port 53 DNS-serveren, en applikasjon som løser navn. Og DNS-serveren, etter å ha behandlet forespørselen vår, returnerer IP-adressen som samsvarer med det angitte navnet.

Dialogen går omtrent slik:

Hvilken IP-adresse tilsvarer navnet www.nettsted? - 82.146.49.55 .

Deretter oppretter datamaskinen vår en tilkobling til porten 80 datamaskin 82.146.49.55 og sender en forespørsel (forespørselspakke) om å motta siden. Port 80 tilsvarer webserveren. Port 80 er vanligvis ikke skrevet i adressefeltet til nettleseren, fordi... brukes som standard, men det kan også spesifiseres eksplisitt etter kolon - .

Etter å ha mottatt en forespørsel fra oss, behandler webserveren den og sender oss en side i flere pakker. HTML-språk- et tekstmarkeringsspråk som nettleseren forstår.

Nettleseren vår, etter å ha mottatt siden, viser den. Som et resultat ser vi hovedsiden til dette nettstedet på skjermen.

Hvorfor trenger vi å forstå disse prinsippene?

For eksempel la du merke til merkelig oppførsel på datamaskinen din - merkelig nettverksaktivitet, nedganger osv. Hva skal jeg gjøre? Åpne konsollen (klikk på "Start" -knappen - "Kjør" - skriv cmd - "Ok"). I konsollen skriver vi kommandoen netstat -an og klikk . Dette verktøyet vil vise en liste over etablerte forbindelser mellom kontaktene på datamaskinen vår og kontaktene til eksterne verter. Hvis vi ser noen utenlandske IP-adresser i kolonnen "Ekstern adresse" og den 25. porten etter kolon, hva kan dette bety? (Husk at port 25 tilsvarer e-postserveren?) Dette betyr at datamaskinen din har opprettet en forbindelse med noen e-postserver(servere) og sender noen brev gjennom den. Og hvis e-postklienten din (for eksempel Outlook) ikke kjører på dette tidspunktet, og hvis det fortsatt er mange slike tilkoblinger på port 25, så er det sannsynligvis et virus på datamaskinen din som sender spam på dine vegne eller videresender kreditten din kortnummer sammen med passord til angripere.

Det er også nødvendig med en forståelse av hvordan Internett fungerer riktige innstillinger brannmur (med andre ord brannmur :)). Dette programmet (som ofte kommer med et antivirus) er designet for å filtrere pakker - "venner" og "fiender". Slipp ditt eget folk gjennom, ikke la fremmede komme inn. For eksempel hvis brannmuren din forteller deg at noen vil opprette en tilkobling til en port på datamaskinen din. Tillate eller nekte?

Og viktigst av alt, denne kunnskapen er ekstremt nyttig når du kommuniserer med teknisk støtte.

Til slutt, her er en liste over porter som du sannsynligvis vil møte:

135-139 - disse portene brukes av Windows for å få tilgang delte ressurser datamaskin - mapper, skrivere. Ikke åpne disse portene til utsiden, dvs. til det regionale lokale nettverket og Internett. De bør lukkes med en brannmur. Dessuten, hvis du på det lokale nettverket ikke ser noe i nettverksmiljøet eller du ikke er synlig, så er dette sannsynligvis på grunn av det faktum at brannmuren har blokkert disse portene. Dermed må disse portene være åpne for det lokale nettverket, men lukket for Internett. 21 - havn FTP server. 25 - posthavn SMTP server. E-postklienten din sender brev gjennom den. IP-adressen til SMTP-serveren og dens port (25.) bør spesifiseres i innstillingene til e-postklienten. 110 - havn POP3 server. Gjennom den henter e-postklienten brev fra din postkasse. IP-adressen til POP3-serveren og dens port (110.) bør også spesifiseres i innstillingene til e-postklienten. 80 - havn WEB-servere. 3128, 8080 - proxy-servere (konfigurert i nettleserinnstillingene).

Flere spesielle IP-adresser:

127.0.0.1 er den lokale vertsadressen lokalt system, dvs. lokal adresse din datamaskin. 0.0.0.0 - dette er hvordan alle IP-adresser er utpekt. 192.168.xxx.xxx - adresser som kan brukes vilkårlig på lokale nettverk; de brukes ikke på det globale Internett. De er unike bare innenfor det lokale nettverket. Du kan bruke adresser fra dette området etter eget skjønn, for eksempel for å bygge et hjemme- eller kontornettverk.

Hva er nettverksmasken og standard gateway (ruter, ruter)?

(Disse parametrene angis i innstillingene nettverkstilkoblinger).

Det er enkelt. Datamaskiner er koblet til lokale nettverk. På et lokalt nettverk "ser" datamaskiner bare hverandre direkte. Lokale nettverk er koblet til hverandre gjennom gatewayer (rutere, rutere). Nettverksmasken er utformet for å avgjøre om mottakerdatamaskinen tilhører det samme lokale nettverket eller ikke. Hvis mottakerdatamaskinen tilhører samme nettverk som avsenderdatamaskinen, sendes pakken direkte til den, ellers sendes pakken til standardgatewayen, som deretter, ved hjelp av ruter kjent for den, overfører pakken til et annet nettverk, dvs. til et annet postkontor (i analogi med det sovjetiske postkontoret).

Til slutt, la oss se på hva disse uklare begrepene betyr:

TCP/IP- dette er navnet på settet nettverksprotokoller. Faktisk går den overførte pakken gjennom flere lag. (Som på posten: først skriver du et brev, så legger du det i en adressert konvolutt, så setter posten et stempel på det osv.).

IP Protokollen er en såkalt nettverkslagsprotokoll. Oppgaven til dette nivået er å levere IP-pakker fra avsenderens datamaskin til mottakerens datamaskin. I tillegg til selve dataene har pakker på dette nivået en kilde-IP-adresse og en mottaker-IP-adresse. Portnumre brukes ikke på nettverksnivå. Hvilken havn, dvs. applikasjonen er adressert til denne pakken, om denne pakken ble levert eller gikk tapt er ukjent på dette nivået - dette er ikke dens oppgave, dette er transportlagets oppgave.

TCP og UDP Dette er protokoller for det såkalte transportlaget. Transportlaget sitter over nettverkslaget. På dette nivået legges en kildeport og en destinasjonsport til pakken.

TCP er en tilkoblingsorientert protokoll med garantert pakkelevering. Først utveksles spesialpakker for å etablere en forbindelse, noe sånt som et håndtrykk oppstår (-Hallo. -Hallo. -Skal vi chatte? -Kom igjen.). Deretter sendes pakker frem og tilbake over denne forbindelsen (en samtale pågår), og det sjekkes om pakken har nådd mottakeren. Hvis pakken ikke mottas, sendes den igjen ("gjenta, jeg hørte ikke").

UDP er en forbindelsesløs protokoll med ikke-garantert pakkelevering. (Som: ropte noe, men om de hørte deg eller ikke - det spiller ingen rolle).

Over transportnivået er påføringslag. På dette nivået kan protokoller som f.eks http, ftp etc. HTTP og FTP bruker for eksempel den pålitelige TCP-protokollen, og DNS-serveren fungerer gjennom det upålitelige UDP-protokoll.

Hvordan se nåværende tilkoblinger?

Gjeldende tilkoblinger kan sees ved hjelp av kommandoen

Netstat -an

(n-parameteren spesifiserer å vise IP-adresser i stedet for domenenavn).

Denne kommandoen kjører slik:

"Start" - "Kjør" - skriv cmd - "Ok". I konsollen som vises (svart vindu), skriv inn kommandoen netstat -an og klikk . Resultatet vil være en liste over etablerte forbindelser mellom kontaktene på datamaskinen vår og eksterne noder.

For eksempel får vi:

Aktive forbindelser

Navn	Lokal adresse	Ekstern adresse	Stat
TCP	0.0.0.0:135	0.0.0.0:0	LYTTET
TCP	91.76.65.216:139	0.0.0.0:0	LYTTET
TCP	91.76.65.216:1719	212.58.226.20:80	ETABLERT
TCP	91.76.65.216:1720	212.58.226.20:80	ETABLERT
TCP	91.76.65.216:1723	212.58.227.138:80	CLOSE_WAIT
TCP	91.76.65.216:1724	212.58.226.8:80	ETABLERT

...

I dette eksemplet betyr 0.0.0.0:135 at datamaskinen vår lytter (LYTTER) til port 135 på alle IP-adressene og er klar til å akseptere tilkoblinger fra alle på den (0.0.0.0:0) via TCP-protokollen.

91.76.65.216:139 - datamaskinen vår lytter til port 139 på IP-adressen 91.76.65.216.

Den tredje linjen betyr at forbindelsen nå er etablert (ETABLISERT) mellom vår maskin (91.76.65.216:1719) og den eksterne (212.58.226.20:80). Port 80 betyr at maskinen vår sendte en forespørsel til webserveren (jeg har faktisk sider åpne i nettleseren).

I fremtidige artikler skal vi se på hvordan man kan anvende denne kunnskapen, f.eks.

Samhandling mellom datamaskiner på Internett utføres gjennom nettverksprotokoller, som er et avtalt sett med spesifikke regler, i henhold til hvilke forskjellige enheter dataoverføringer utveksler informasjon. Det finnes protokoller for feilkontrollformater og andre typer protokoller. Mest brukt i globalt internettarbeid TCP-IP-protokoll.

Hva slags teknologi er dette? Navnet TCP-IP kommer fra to nettverksprotokoller: TCP og IP. Selvfølgelig er konstruksjonen av nettverk ikke begrenset til disse to protokollene, men de er grunnleggende når det gjelder organisering av dataoverføring. Faktisk er TCP-IP et sett med protokoller som lar individuelle nettverk komme sammen for å dannes

TCP-IP-protokollen, som ikke bare kan beskrives med definisjonene av IP og TCP, inkluderer også protokollene UDP, SMTP, ICMP, FTP, telnet og mer. Disse og andre TCP-IP-protokoller gir den mest komplette driften av Internett.

Nedenfor gir vi en detaljert beskrivelse av hver protokoll som er inkludert i generelt konsept TCP-IP.

. Internett protokoll(IP) er ansvarlig for direkte overføring av informasjon på nettverket. Informasjonen deles opp i deler (med andre ord pakker) og overføres til mottaker fra avsender. For nøyaktig adressering må du spesifisere den eksakte adressen eller koordinatene til mottakeren. Slike adresser består av fire byte, som er atskilt fra hverandre med prikker. Hver datamaskins adresse er unik.

Det kan imidlertid hende at bruk av IP-protokollen alene ikke er nok for korrekt dataoverføring, siden volumet av det meste av den overførte informasjonen er mer enn 1500 tegn, som ikke lenger passer inn i én pakke, og noen pakker kan gå tapt under overføring eller sendes inn feil rekkefølge, det som trengs.

. Overføringskontrollprotokoll(TCP) brukes på et høyere nivå enn den forrige. Basert på IP-protokollens evne til å overføre informasjon fra en vert til en annen, gjør TCP-protokollen det mulig å sende store mengder informasjon. TCP er også ansvarlig for separasjon overført informasjon i separate deler - pakker - og riktig utvinning data fra pakker mottatt etter overføring. Hvori denne protokollen sender automatisk pakker som inneholder feil på nytt.

Styring av organiseringen av dataoverføring i store volumer kan utføres ved hjelp av en rekke protokoller som har spesielle funksjonelle formål. Spesielt er det følgende typer TCP-protokoller.

1. FTP (Filoverføring Protocol) organiserer filoverføring og brukes til å overføre informasjon mellom to Internett-noder ved hjelp av TCP-tilkoblinger i form av en binær eller enkel tekstfil, som et navngitt område i datamaskinens minne. I dette tilfellet spiller det ingen rolle hvor disse nodene er plassert og hvordan de er koblet til hverandre.

2. Brukerdatagramprotokoll, eller User Datagram Protocol, er tilkoblingsuavhengig og overfører data i pakker kalt UDP-datagrammer. Denne protokollen er imidlertid ikke like pålitelig som TCP fordi avsenderen ikke vet om pakken faktisk ble mottatt.

3. ICMP(Internet Control Message Protocol) eksisterer for å overføre feilmeldinger som oppstår under datautveksling på Internett. Imidlertid rapporterer ICMP-protokollen bare feil, men eliminerer ikke årsakene som førte til disse feilene.

4. Telnet- som brukes til å implementere et tekstgrensesnitt på et nettverk ved hjelp av TCP-transporten.

5. SMTP(Simple Mail Transfer Protocol) er en spesiell elektronisk melding som definerer formatet på meldinger som sendes fra en datamaskin, kalt en SMTP-klient, til en annen datamaskin som kjører en SMTP-server. I dette tilfellet kan denne overføringen bli forsinket en stund til arbeidet til både klienten og serveren er aktivert.

Dataoverføringsskjema via TCP-IP-protokoll

1. TCP-protokollen deler opp hele datamengden i pakker og nummererer dem, pakker dem inn i TCP-konvolutter, som lar deg gjenopprette rekkefølgen som deler av informasjonen mottas i. Når data legges i en slik konvolutt, beregnes en kontrollsum som så skrives inn i TCP-headeren.

3. TCP sjekker deretter om alle pakkene er mottatt. Hvis, under mottak, den nylig beregnede ikke faller sammen med den som er angitt på konvolutten, indikerer dette at noe av informasjonen gikk tapt eller forvrengt under overføring, ber TCP-IP-protokollen igjen om videresending av denne pakken. Det kreves også bekreftelse på mottak av data fra mottaker.

4. Etter å ha bekreftet mottak av alle pakker, bestiller TCP-protokollen dem tilsvarende og setter dem sammen til en enkelt helhet.

TCP-protokollen bruker gjentatte dataoverføringer og venteperioder (eller tidsavbrudd) for å sikre pålitelig levering av informasjon. Pakker kan overføres i to retninger samtidig.

Dermed eliminerer TCP-IP behovet for reoverføringer og venter på søknadsprosesser (som Telnet og FTP).

I moderne verden informasjon spres på sekunder. Nyheten har nettopp dukket opp, og et sekund senere er den allerede tilgjengelig på et nettsted på Internett. Internett regnes som en av de mest nyttige utviklingene i menneskesinnet. For å nyte alle fordelene som Internett gir, må du koble til dette nettverket.

Få mennesker vet at den enkle prosessen med å besøke nettsider innebærer usynlig for brukeren, komplekst system handlinger. Hvert klikk på en lenke aktiverer hundrevis av forskjellige beregningsoperasjoner i hjertet av datamaskinen. Disse inkluderer å sende forespørsler, motta svar og mye mer. De såkalte TCP/IP-protokollene er ansvarlige for hver handling på nettverket. Hva er de?

Enhver Internett-protokoll TCP/IP fungerer på sitt eget nivå. Med andre ord, alle gjør sine egne ting. Hele TCP/IP-protokollfamilien gjør en enorm mengde arbeid samtidig. Og brukeren på dette tidspunktet ser bare lyse bilder og lange tekstlinjer.

Konseptet med en protokollstabel

TCP/IP-protokollstabelen er et organisert sett med grunnleggende nettverksprotokoller, som er hierarkisk delt inn i fire nivåer og er et system for transportdistribusjon av pakker over et datanettverk.

TCP/IP er den mest kjente nettverksprotokollstabelen som brukes i dette øyeblikket. Prinsippene for TCP/IP-stakken gjelder både for lokale og store nettverk.

Prinsipper for bruk av adresser i protokollstabelen

TCP/IP-nettverksprotokollstabelen beskriver banene og retningene som pakker sendes i. Dette er hovedoppgaven til hele stabelen, utført på fire nivåer som samhandler med hverandre ved hjelp av en logget algoritme. For å sikre at pakken sendes riktig og leveres nøyaktig til det punktet som ba om den, ble IP-adressering introdusert og standardisert. Dette skyldtes følgende oppgaver:

Adresser forskjellige typer, må avtales. For eksempel å konvertere et nettsteddomene til en servers IP-adresse og tilbake, eller konvertere et vertsnavn til en adresse og tilbake. På denne måten blir det mulig å få tilgang til punktet ikke bare ved hjelp av IP-adressen, men også med dets intuitive navn.
Adresser må være unike. Dette er fordi i noen spesielle tilfeller må pakken bare nå ett spesifikt punkt.
Behovet for å konfigurere lokale nettverk.

I små nettverk der flere dusin noder brukes, utføres alle disse oppgavene enkelt ved å bruke de enkleste løsningene: kompilering av en tabell som beskriver eierskapet til maskinen og dens tilsvarende IP-adresse, eller du kan manuelt distribuere IP-adresser til alle nettverkskort. Men for store nettverk for tusen eller to tusen maskiner virker ikke oppgaven med å utstede adresser manuelt.

Det er derfor en spesiell tilnærming ble oppfunnet for TCP/IP-nettverk, som ble et særtrekk ved protokollstakken. Begrepet skalerbarhet ble introdusert.

Lag av TCP/IP-protokollstabelen

Det er et visst hierarki her. TCP/IP-protokollstabelen har fire lag, som hver håndterer sitt eget sett med protokoller:

Påføringslag: opprettet for å gjøre det mulig for brukeren å samhandle med nettverket. På dette nivået behandles alt som brukeren ser og gjør. Nivået lar brukeren få tilgang til ulike nettverkstjenester, for eksempel: tilgang til databaser, muligheten til å lese en liste over filer og åpne dem, sende elektronisk melding eller åpne en nettside. Sammen med brukerdata og handlinger overføres tjenesteinformasjon på dette nivået.

Transportlag: Dette er en ren pakkeoverføringsmekanisme. På dette nivået spiller verken innholdet i pakken eller dens tilknytning til noen handling noen rolle. På dette nivået er det kun adressen til noden som pakken sendes fra og adressen til noden som pakken skal leveres til, som betyr noe. Som regel kan størrelsen på fragmenter som overføres ved hjelp av forskjellige protokoller endres, derfor kan på dette nivået blokker med informasjon deles opp ved utgangen og settes sammen til en enkelt helhet på destinasjonen. Dette forårsaker mulig tap av data hvis det oppstår et kortvarig forbindelsesbrudd på tidspunktet for overføring av neste fragment.

Transportlaget inkluderer mange protokoller, som er delt inn i klasser, fra de enkleste, som bare overfører data, til komplekse, som er utstyrt med funksjonaliteten for å bekrefte mottak, eller be om en manglende datablokk.

Dette nivået gir det høyere (applikasjons)nivået to typer tjenester:

Gir garantert levering ved bruk av TCP-protokollen.
Leverer via UDP når det er mulig .

For å sikre garantert levering etableres en forbindelse i henhold til TCP-protokollen, som gjør at pakker kan nummereres ved utgangen og bekreftes ved inngangen. Nummerering av pakker og bekreftelse på mottak er såkalt tjenesteinformasjon. Denne protokollen støtter overføring i "Dupleks"-modus. I tillegg, takket være protokollens gjennomtenkte forskrifter, anses den som svært pålitelig.

UDP-protokollen er beregnet på øyeblikk når det er umulig å konfigurere overføring via TCP-protokollen, eller du må lagre på nettverksdataoverføringssegmentet. UDP-protokollen kan også samhandle med protokoller på høyere nivå for å øke påliteligheten til pakkeoverføring.

Nettverkslag eller "Internettlag": et grunnleggende nivå av for hele TCP/IP-modellen. Hovedfunksjonaliteten til dette laget er identisk med laget med samme navn i OSI-modellen og beskriver bevegelsen av pakker i et sammensatt nettverk som består av flere mindre undernett. Den kobler sammen tilstøtende lag av TCP/IP-protokollen.

Nettverkslaget er forbindelseslaget mellom det høyere transportlaget og det nedre laget nettverksgrensesnitt. Nettverkslaget bruker protokoller som mottar en forespørsel fra transportlaget, og gjennom regulert adressering overfører den behandlede forespørselen til nettverksgrensesnittprotokollen, og indikerer til hvilken adresse dataene skal sendes.

Følgende TCP/IP-nettverksprotokoller brukes på dette nivået: ICMP, IP, RIP, OSPF. Den viktigste og mest populære på nettverksnivå er selvfølgelig IP (Internet Protocol). Hovedoppgaven er å overføre pakker fra en ruter til en annen inntil en enhet med data når nettverksgrensesnittet til destinasjonsnoden. IP-protokollen distribueres ikke bare på verter, men også på nettverksutstyr: rutere og administrerte brytere. IP-protokollen opererer etter prinsippet om beste innsats, ikke-garantert levering. Det vil si at det ikke er nødvendig å etablere en forbindelse på forhånd for å sende en pakke. Dette alternativet fører til å spare trafikk og tid på bevegelse av unødvendige tjenestepakker. Pakken rutes mot destinasjonen, og det er mulig at noden forblir utilgjengelig. I dette tilfellet returneres en feilmelding.

Nettverksgrensesnittnivå: er ansvarlig for å sikre at undernettverk med ulike teknologier kan samhandle med hverandre og overføre informasjon i samme modus. Dette gjøres i to enkle trinn:

Koding av en pakke til en mellomliggende nettverksdataenhet.
Konverterer destinasjonsinformasjonen til de nødvendige undernettstandardene og sender dataenheten.

Denne tilnærmingen lar oss hele tiden utvide antallet støttede nettverksteknologier. Så snart den dukker opp ny teknologi, passer den umiddelbart inn i TCP/IP-protokollstabelen og lar nettverk med eldre teknologier overføre data til nettverk bygget ved hjelp av mer moderne standarder og metoder.

Overførte dataenheter

Under eksistensen av et slikt fenomen som TCP/IP-protokollene, standard vilkår når det gjelder enheter av overførte data. Data under overføring kan fragmenteres på forskjellige måter, avhengig av teknologiene som brukes av destinasjonsnettverket.

For å ha en ide om hva som skjer med dataene og på hvilket tidspunkt, var det nødvendig å komme opp med følgende terminologi:

Data strøm- data som kommer til transportlaget fra protokoller for et høyere applikasjonslag.
Et segment er et fragment av data som en strøm er delt inn i i henhold til TCP-protokollstandarder.
Datagram(spesielt analfabeter uttaler det som "Datagram") - enheter av data som oppnås ved å dele en strøm ved å bruke forbindelsesløse protokoller (UDP).
Plastpose- en enhet med data produsert via IP-protokollen.
TCP/IP-protokollene pakker IP-pakker inn i blokker med data som overføres over sammensatte nettverk, kalt personale eller rammer.

Typer TCP/IP-protokollstabeladresser

Enhver TCP/IP-dataoverføringsprotokoll bruker en av følgende typer adresser:

Lokale (maskinvare) adresser.
Nettverksadresser (IP-adresser).
Domenenavn.

Lokale adresser (MAC-adresser) - brukes i de fleste lokale nettverksteknologier for å identifisere nettverksgrensesnitt. Når man snakker om TCP/IP, betyr ordet lokal et grensesnitt som ikke opererer i et sammensatt nettverk, men innenfor et eget subnett. For eksempel vil undernettet til et grensesnitt koblet til Internett være lokalt, og Internett-nettverket vil være sammensatt. Et lokalt nettverk kan bygges på hvilken som helst teknologi, og uavhengig av dette, fra et sammensatt nettverks synspunkt, vil en maskin som ligger i et separat dedikert subnett kalles lokal. Når en pakke kommer inn i det lokale nettverket, blir dens IP-adresse derfor assosiert med den lokale adressen, og pakken sendes til MAC-adressen til nettverksgrensesnittet.

Nettverksadresser (IP-adresser). TCP/IP-teknologi gir sin egen globale adressering av noder for å løse et enkelt problem - å kombinere nettverk med forskjellige teknologier til en stor dataoverføringsstruktur. IP-adressering er helt uavhengig av teknologien som brukes på det lokale nettverket, men en IP-adresse lar et nettverksgrensesnitt representere en maskin på et sammensatt nettverk.

Som et resultat ble det utviklet et system der verter blir tildelt en IP-adresse og en subnettmaske. Subnettmasken viser hvor mange biter som er allokert til nettverksnummeret, og hvor mange til vertsnummeret. En IP-adresse består av 32 biter, delt inn i blokker på 8 biter.

Når en pakke sendes, tildeles den informasjon om nettverksnummeret og nodenummeret som pakken skal sendes til. Først videresender ruteren pakken til ønsket subnett, og deretter velges en vert som venter på den. Denne prosessen utføres av Address Resolution Protocol (ARP).

Domeneadresser på TCP/IP-nettverk administreres av et spesialdesignet Domain Name System (DNS). For å gjøre dette er det servere som matcher domenenavnet, presentert som en tekststreng, med IP-adressen, og sender pakken i samsvar med global adressering. Det er ingen samsvar mellom et datamaskinnavn og en IP-adresse, så for å konvertere et domenenavn til en IP-adresse, må avsenderenheten få tilgang til rutetabellen som er opprettet på DNS-serveren. For eksempel skriver vi nettstedsadressen i nettleseren, DNS-serveren matcher den med IP-adressen til serveren som nettstedet er plassert på, og nettleseren leser informasjonen og mottar et svar.

I tillegg til Internett er det mulig å utstede domenenavn til datamaskiner. Dermed blir prosessen med å jobbe på et lokalt nettverk forenklet. Det er ikke nødvendig å huske alle IP-adresser. I stedet kan du gi hver datamaskin et hvilket som helst navn og bruke det.

IP adresse. Format. Komponenter. Nettverksmaske

En IP-adresse er et 32-bits tall, som i tradisjonell representasjon skrives som tall fra 1 til 255, atskilt med prikker.

Type IP-adresse i ulike opptaksformater:

Desimal IP-adresse: 192.168.0.10.
Binær form av samme IP-adresse: 11000000.10101000.00000000.00001010.
Registrerer en adresse i heksadesimalt system notasjon: C0.A8.00.0A.

Det er ingen skilletegn mellom nettverks-IDen og punktnummeret i oppføringen, men datamaskinen kan skille dem. Det er tre måter å gjøre dette på:

Fast kantlinje. Med denne metoden blir hele adressen betinget delt i to deler med fast lengde, byte for byte. Dermed, hvis vi gir én byte for nettverksnummeret, vil vi få 2 8 nettverk med 2 24 noder hver. Hvis grensen flyttes en annen byte til høyre, vil det være flere nettverk - 2 16, og færre noder - 2 16. I dag anses tilnærmingen som foreldet og brukes ikke.
Nettverksmaske. Masken er sammenkoblet med en IP-adresse. Masken har en sekvens av verdier "1" i de bitene som er allokert til nettverksnummeret, og en viss mengde nuller på de stedene i IP-adressen som er tildelt nodenummeret. Grensen mellom enere og nuller i masken er grensen mellom nettverks-ID og verts-ID i IP-adressen.
Metode for adresseklasser. Kompromissmetode. Ved bruk kan nettverksstørrelser ikke velges av brukeren, men det er fem klasser - A, B, C, D, E. Tre klasser - A, B og C - er beregnet for ulike nettverk, og D og E er forbeholdt spesialnettverk. I et klassesystem har hver klasse sin egen grense for nettverksnummer og node-ID.

IP-adresseklasser

TIL klasse A Disse inkluderer nettverk der nettverket er identifisert av den første byten, og de resterende tre er nodenummeret. Alle IP-adresser som har en første byteverdi fra 1 til 126 i sitt område er klasse A-nettverk. Det er svært få klasse A-nettverk i antall, men hver av dem kan ha opptil 2 24 poeng.

Klasse B- nettverk der de to høyeste bitene er lik 10. I dem er det tildelt 16 bits for nettverksnummeret og punktidentifikatoren. Som et resultat viser det seg at antallet klasse B-nettverk er kvantitativt forskjellig fra antallet klasse A-nettverk, men de har et mindre antall noder - opptil 65 536 (2 16) enheter.

På nettverk klasse C- det er veldig få noder - 2 8 i hver, men antallet nettverk er enormt, på grunn av det faktum at nettverksidentifikatoren i slike strukturer tar opp tre byte.

Nettverk klasse D- tilhører allerede spesielle nettverk. Den starter med sekvensen 1110 og kalles en multicast-adresse. Grensesnitt med klasse A-, B- og C-adresser kan være en del av en gruppe og motta, i tillegg til den individuelle adressen, en gruppeadresse.

Adresser klasse E- i reserve for fremtiden. Slike adresser begynner med sekvensen 11110. Mest sannsynlig vil disse adressene bli brukt som gruppeadresser når det er mangel på IP-adresser på det globale nettverket.

Sette opp TCP/IP-protokollen

Oppsett av TCP/IP-protokollen er tilgjengelig på alle operativsystemer. Disse er Linux, CentOS, Mac OS X, Free BSD, Windows 7. TCP/IP-protokollen krever bare en nettverksadapter. Selvfølgelig er serveroperativsystemer i stand til mer. TCP/IP-protokollen er veldig bredt konfigurert ved bruk av servertjenester. Vanlige IP-adresser stasjonære datamaskiner er angitt ine. Der konfigurerer du nettverksadressen, gatewayen - IP-adressen til punktet som har tilgang til det globale nettverket, og adressene til punktene der DNS-serveren befinner seg.

Internett-protokoll TCP/IP kan konfigureres i manuell innstilling. Selv om dette ikke alltid er nødvendig. Du kan motta TCP/IP-protokollparametere fra serverens dynamiske distribusjonsadresse automatisk. Denne metoden brukes i stort bedriftsnettverk. På DHCP-server du kan tilordne en lokal adresse til en nettverksadresse, og så snart en maskin med en gitt IP-adresse dukker opp på nettverket, vil serveren umiddelbart gi den en forhåndsforberedt IP-adresse. Denne prosessen kalles reservasjon.

TCP/IP Address Resolution Protocol

Den eneste måten å etablere et forhold mellom en MAC-adresse og en IP-adresse på er å vedlikeholde en tabell. Hvis det er en rutingtabell, er hvert nettverksgrensesnitt klar over adressene sine (lokale og nettverk), men spørsmålet oppstår om hvordan man skal organisere utvekslingen av pakker mellom noder ved hjelp av TCP/IP 4-protokollen.

Hvorfor ble Address Resolution Protocol (ARP) oppfunnet? For å koble sammen TCP/IP-familien av protokoller og andre adresseringssystemer. En ARP-tilordningstabell opprettes på hver node og fylles ut ved å polle hele nettverket. Dette skjer hver gang datamaskinen slås av.

ARP bord

Slik ser et eksempel på en kompilert ARP-tabell ut.

StableTCP/ IP.

TCP/IP-stakken er et sett med hierarkisk ordnede nettverksprotokoller. Stabelen er oppkalt etter to viktige protokoller – TCP (Transmission Control Protocol) og IP (Internet Protocol). I tillegg til dem inneholder stabelen flere dusin flere forskjellige protokoller. For tiden er TCP/IP-protokollene de viktigste for Internett, så vel som for de fleste bedrifts- og lokale nettverk.

I Microsoft Windows Server 2003-operativsystemet er TCP/IP-stakken valgt som den viktigste, selv om andre protokoller også støttes (for eksempel IPX/SPX-stakken, NetBIOS-protokollen).

TCP/IP-protokollstabelen har to viktige egenskaper:

plattformuavhengighet, dvs. implementeringen er mulig på et bredt utvalg av operativsystemer og prosessorer;

åpenhet, dvs. standardene som TCP/IP-stakken er bygget etter, er tilgjengelige for alle.

skapelseshistorieTCP/ IP.

I 1967 satte Advanced Research Projects Agency ved det amerikanske forsvarsdepartementet (ARPA – Advanced Research Projects Agency) i gang utviklingen av et datanettverk som skulle koble sammen en rekke universiteter og forskningssentre som utførte ordre fra byrået. Prosjektet ble kalt ARPANET. I 1972 koblet nettverket sammen 30 noder.

Som en del av ARPANET-prosjektet ble hovedprotokollene til TCP/IP-stakken - IP, TCP og UDP - utviklet og publisert i 1980–1981. En viktig faktor i spredningen av TCP/IP var implementeringen av denne stabelen i UNIX 4.2 BSD-operativsystemet (1983).

På slutten av 1980-tallet ble det sterkt utvidede ARPANET kjent som Internett (Interconnected networks). tilkoblede nettverk) og forente universiteter og vitenskapelige sentre USA, Canada og Europa.

I 1992 dukket opp ny tjeneste Internett – WWW (World Wide Web), basert på HTTP-protokollen. Mye takket være WWW fikk Internett, og med det TCP/IP-protokollene, en rivende utvikling på 90-tallet.

På begynnelsen av det 21. århundre får TCP/IP-stakken en ledende rolle i kommunikasjonsmidlene ikke bare for globale, men også lokale nettverk.

ModellOSI.

Open Systems Interconnection (OSI)-modellen ble utviklet av International Organization for Standardization (ISO) for å gi en konsistent tilnærming til å bygge og sammenkoble nettverk. Utviklingen av OSI-modellen startet i 1977 og ble avsluttet i 1984 med godkjenning av standarden. Siden den gang har modellen vært referansen for utvikling, beskrivelse og sammenligning av ulike protokollstabler.

La oss kort se på funksjonene til hvert nivå.

OSI-modellen inkluderer syv lag: fysisk, datalink, nettverk, transport, økt, presentasjon og applikasjon.

Det fysiske laget beskriver prinsippene signaloverføring, overføringshastighet,er. Nivået er implementert i maskinvare ( nettverksadapter, hub-port, nettverkskabel).

Datalinklaget løser to hovedoppgaver: det sjekker tilgjengeligheten til overføringsmediet (overføringsmediet er oftest delt mellom flere nettverksnoder), og oppdager og korrigerer også feil som oppstår under overføringsprosessen. Implementeringen av nivået er maskinvare og programvare (for eksempel en nettverksadapter og dens driver).

Nettverkslaget gir nettverkssammenkobling, arbeider med forskjellige protokoller for datalinken og fysiske lag, inn i et sammensatt nettverk. I dette tilfellet kalles hvert av nettverkene som er inkludert i et enkelt nettverk subnett(undernett). På nettverksnivå må to hovedproblemer løses: ruting(ruting, velge den optimale banen for å sende en melding) og adressering(adressering, hver node i et sammensatt nettverk må ha et unikt navn). Vanligvis implementeres nettverkslagsfunksjoner av en spesiell enhet - ruter(ruteren) og dens programvare.

Transportlaget løser problemet med pålitelig overføring av meldinger i et sammensatt nettverk ved å bekrefte levering og sende pakker på nytt. Dette nivået og alt det følgende er implementert i programvare.

Sesjonslaget lar deg huske informasjon om nåværende situasjon kommunikasjonsøkt og, hvis tilkoblingen er brutt, gjenoppta økten fra denne tilstanden.

Presentasjonslaget sikrer konvertering av overført informasjon fra en koding til en annen (for eksempel fra ASCII til EBCDIC).

Applikasjonslaget implementerer grensesnittet mellom de andre lagene i modellen og brukerapplikasjonene.

StrukturTCP/ IP. TCP/IP-strukturen er ikke basert på OSI-modellen, men på sin egen modell, kalt DARPA (Defense ARPA – det nye navnet på Advanced Research Projects Agency) eller DoD (Department of Defence – US Department of Defense). Denne modellen har bare fire nivåer. Korrespondansen mellom OSI-modellen og DARPA-modellen, så vel som hovedprotokollene til TCP/IP-stakken, er vist i fig. 2.2.

Det skal bemerkes at det nedre nivået av DARPA-modellen - nettverksgrensesnittnivået - strengt tatt ikke utfører funksjonene til datalinken og fysiske lagene, men bare gir kommunikasjon (grensesnitt) øvre nivåer DARPA med sammensatte nettverksteknologier (f.eks. Ethernet, FDDI, ATM).

Alle protokoller som er inkludert i TCP/IP-stakken er standardisert i RFC-dokumenter.

DokumentasjonRFC.

Godkjente offisielle Internett- og TCP/IP-standarder publiseres som RFC-dokumenter (Request for Comments). Standarder er utviklet av hele ISOC-fellesskapet (Internet Society, en internasjonal offentlig organisasjon). Ethvert ISOC-medlem kan sende inn et dokument for vurdering for publisering i en RFC. Dokumentet blir deretter gjennomgått av tekniske eksperter, utviklingsteam og RFC-redaktøren og går gjennom følgende stadier, kalt modenhetsnivåer, i samsvar med RFC 2026:

utkast(Internettutkast) – på dette stadiet gjør eksperter seg kjent med dokumentet, tillegg og endringer gjøres;

foreslått standard(Foreslått standard) - dokumentet er tildelt et RFC-nummer, eksperter har bekreftet levedyktigheten til de foreslåtte løsningene, dokumentet anses som lovende, det er ønskelig at det testes i praksis;

utkast til standard(Draft Standard) - et dokument blir et utkast til standard hvis minst to uavhengige utviklere har implementert og vellykket brukt de foreslåtte spesifikasjonene. På dette stadiet er mindre rettelser og forbedringer fortsatt tillatt;

Internett-standard(Internettstandard) - det høyeste stadiet for godkjenning av standarden, dokumentspesifikasjonene har blitt utbredt og har vist seg i praksis. En liste over Internett-standarder er gitt i RFC 3700. Av de tusenvis av RFC-er er bare noen få dusin dokumenter med statusen "Internettstandard".

I tillegg til standarder kan RFC-er også være beskrivelser av nye nettverkskonsepter og ideer, retningslinjer, resultater av eksperimentelle studier presentert for informasjon, etc. Slike RFC-er kan tildeles en av følgende statuser:

eksperimentell(Eksperimentell) - et dokument som inneholder informasjon om vitenskapelig forskning og utvikling som kan være av interesse for ISOC-medlemmer;

informativ(Informasjonsmessig) - et dokument publisert for å gi informasjon og krever ikke godkjenning av ISOC-fellesskapet;

beste moderne opplevelse(Best Current Practice) - et dokument ment å formidle erfaring fra spesifikke utviklinger, for eksempel protokollimplementeringer.

Statusen er angitt i overskriften på RFC-dokumentet etter ordet Kategori (Kategori). For dokumenter i status for standarder (Proposed Standard, Draft Standard, Internet Standard) er navnet angitt Standarder Spor, siden beredskapsnivået kan variere.

RFC-numre tildeles sekvensielt og blir aldri utstedt på nytt. Den originale RFC oppdateres aldri. Den oppdaterte versjonen publiseres under nytt nummer. En foreldet og erstattet RFC blir historisk(Historisk).

Alle eksisterende RFC-dokumenter i dag kan sees for eksempel på nettsiden www.rfc-editor.org . Det var over 5000 i august 2007. RFC-ene det refereres til i dette kurset er oppført i vedlegg I.

Oversikt over hovedprotokollene.

Protokoll IP (Internett Protokoll) – Dette er hovednettverksprotokollen som er ansvarlig for adressering i sammensatte nettverk og pakkeoverføring mellom nettverk. IP-protokollen er datagram protokollen, dvs. den garanterer ikke levering av pakker til destinasjonsnoden. Transportlagsprotokollen TCP gir garantier.

Protokoller HVIL I FRED. (Ruting Informasjon Protokoll – ruteinformasjonsprotokoll ) OgOSPF (Åpen Korteste Sti Først – « De korteste rutene åpner først" ) – rutingprotokoller i IP-nettverk.

Protokoll ICMP (Internett Kontroll Beskjed Protokoll – Control Message Protocol in Composite Networks) er designet for å utveksle feilinformasjon mellom nettverksrutere og kildenoden til pakken. Ved å bruke spesielle pakker rapporterer den umuligheten av å levere en pakke, varigheten av å sette sammen en pakke fra fragmenter, unormale parameterverdier, endringer i videresendingsruten og typen tjeneste, systemets tilstand, etc.

Protokoll ARP (Adresse Vedtak Protokoll – Address Translation Protocol) konverterer IP-adresser til maskinvareadresser til lokale nettverk. Den omvendte konverteringen utføres ved hjelp av protokollen RAPR (Revers ARP).

TCP (Overføring Kontroll Protokoll – overføringskontrollprotokoll) sikrer pålitelig overføring av meldinger mellom eksterne nettverksnoder gjennom dannelse av logiske forbindelser. TCP lar deg levere en bytestrøm generert på én datamaskin uten feil til en annen datamaskin som er inkludert i det sammensatte nettverket. TCP deler bytestrømmen i deler - segmenter og overfører dem til nettverkslaget. Når disse segmentene er levert til destinasjonen, setter TCP dem sammen til en kontinuerlig strøm av byte.

UDP (Bruker Datagram Protokoll – User Datagram Protocol) gir dataoverføring på en datagram måte.

HTTP (Hypertekst Overføre Protokoll – hypertekstoverføringsprotokoll) – webdokumentleveringsprotokoll, hovedprotokollen til WWW-tjenesten.

FTP (Fil Overføre Protokoll – filoverføringsprotokoll) – en protokoll for overføring av informasjon som er lagret i filer.

POP 3 (Post Kontor Protokoll versjon 3 – postkontorprotokoll) og SMTP (Enkel Post Overføre Protokoll – Simple Mail Forwarding Protocol) – protokoller for å levere innkommende e-post (POP3) og sende utgående e-post (SMTP).

Telnet – terminalemuleringsprotokoll 1, som lar brukeren koble til andre eksterne stasjoner og jobbe med dem fra maskinen sin, som om det var deres eksterne terminal.

SNMP (Enkel Nettverk Ledelse Protokoll – enkell) er designet for å diagnostisere ytelsen til ulike nettverksenheter.

UNIX, som bidro til den økende populariteten til protokollen, ettersom produsenter inkluderte TCP/IP i settet programvare hver UNIX-datamaskin. TCP/IP finner kartleggingen i referansemodell OSI, som vist i figur 3.1.

Du kan se at TCP/IP er plassert på lag tre og fire i OSI-modellen. Poenget med dette er å overlate LAN-teknologien til utviklerne. Formålet med TCP/IP er meldingsoverføring i lokale nettverk av enhver type og etablere kommunikasjon ved hjelp av hvilken som helst nettverksapplikasjon.

TCP/IP-protokollen fungerer fordi den er koblet til OSI-modell på de to laveste lagene - dataoverføringslaget og det fysiske laget. Dette lar TCP/IP finne gjensidig språk med praktisk talt hvilken som helst nettverksteknologi og, som et resultat, med alle datamaskinplattform. TCP/IP inkluderer fire abstrakte lag, oppført nedenfor.

Ris. 3.1.

Nettverksgrensesnitt. Lar TCP/IP aktivt samhandle med alle moderne nettverksteknologier, basert på OSI-modellen.
Internettarbeid. Definerer hvordan IP kontrollerer videresende meldinger gjennom rutere for et nettverksrom som Internett.
Transportere. Definerer en mekanisme for utveksling av informasjon mellom datamaskiner.
Anvendt. Spesifiserer nettverksapplikasjoner for å utføre oppgaver, for eksempel videresending, e-post og andre.

På grunn av den utbredte bruken har TCP/IP blitt de facto Internett-standarden. Datamaskinen den er implementert på nettverksteknologi, basert på OSI-modellen (Ethernet eller Token Ring), har muligheten til å kommunisere med andre enheter. I "Networking Fundamentals" så vi på lag 1 og 2 når vi diskuterte LAN-teknologier. Nå skal vi gå videre til OSI-stakken og se på hvordan en datamaskin kommuniserer over Internett eller privat nettverk. Denne delen diskuterer TCP/IP-protokollen og dens konfigurasjoner.

Hva er TCP/IP

At datamaskiner kan kommunisere med hverandre er i seg selv et mirakel. Dette er tross alt datamaskiner fra forskjellige produsenter jobber med ulike operativsystemer og protokoller. I mangel av noen felles grunnlag slike enheter vil ikke kunne utveksle informasjon. Når de sendes over et nettverk, må data være i et format som er forståelig for både avsenderenheten og mottakerenheten.

TCP/IP tilfredsstiller denne betingelsen gjennom sitt internettarbeidslag. Dette laget samsvarer direkte med nettverkslaget til OSI-referansemodellen og er basert på et fast meldingsformat kalt et IP-datagram. Et datagram er noe som en kurv der all informasjonen til en melding er plassert. For eksempel, når du laster en nettside inn i en nettleser, blir det du ser på skjermen levert stykkevis av datagram.

Det er lett å forveksle datagrammer med pakker. Datagram er informasjonselement, mens en pakke er et fysisk meldingsobjekt (opprettet på en tredje eller flere høye nivåer), som faktisk sendes på nettverket. Selv om noen anser disse begrepene som utskiftbare, er forskjellen deres faktisk viktig i en spesifikk kontekst - ikke her, selvfølgelig. Det er viktig å forstå at meldingen er delt opp i fragmenter, overført over nettverket og satt sammen på mottakerenheten.

Det positive med denne tilnærmingen er at hvis en enkelt pakke blir ødelagt under overføring, er det bare den pakken som må sendes på nytt, ikke hele meldingen. Et annet positivt er at ingen vert må vente på ubestemt tid før en annen verts overføring fullføres før de sender sin egen melding.

TCP og UDP

Når du sender en IP-melding over et nettverk, brukes en av transportprotokollene: TCP eller UDP. TCP (Transmission Control Protocol) utgjør den første halvdelen av forkortelsen TCP/IP. User Datagram Protocol (UDP) brukes i stedet for TCP for å transportere mindre viktige meldinger. Begge protokollene brukes for riktig utveksling av meldinger i TCP/IP-nettverk. Det er en vesentlig forskjell mellom disse protokollene.

TCP kalles en pålitelig protokoll fordi den kommuniserer med mottakeren for å bekrefte at meldingen ble mottatt.

UDP kalles en upålitelig protokoll fordi den ikke en gang prøver å kontakte mottakeren for å bekrefte levering.

Det er viktig å huske at kun én protokoll kan brukes til å levere en melding. For eksempel, når en nettside er lastet, kontrolleres pakkelevering av TCP uten noen UDP-intervensjon. På den annen side laster Trivial File Transfer Protocol (TFTP) ned eller sender meldinger under kontroll av UDP-protokollen.

Transportmetoden som brukes avhenger av applikasjonen - det kan være e-post, HTTP, applikasjonen som er ansvarlig for nettverksarbeid, og så videre. Nettverksutviklere bruker UDP der det er mulig fordi det reduserer overheadtrafikken. TCP-protokollen er vedlagt mer innsats for garantert levering og sender mange flere pakker enn UDP. Figur 3.2 gir en liste over nettverksapplikasjoner og viser hvilke applikasjoner som bruker TCP og hvilke som bruker UDP. For eksempel gjør FTP og TFTP i hovedsak det samme. Imidlertid brukes TFTP hovedsakelig til nedlasting og kopiering av programmer. nettverksenheter. TFTP kan bruke UDP fordi hvis meldingen ikke blir levert, skjer det ikke noe galt fordi meldingen ikke var ment for sluttbrukeren, men for nettverksadministratoren, hvis prioritetsnivå er mye lavere. Et annet eksempel er en talevideoøkt, der porter for både TCP- og UDP-økter kan brukes. Dermed initieres en TCP-sesjon for å utveksle data når en telefonforbindelse etableres, mens selve telefonsamtalen overføres via UDP. Dette skyldes hastigheten på tale- og videostrømming. Hvis en pakke går tapt, er det ingen vits i å sende den på nytt, siden den ikke lenger vil samsvare med dataflyten.

Ris. 3.2.

IP-datagramformat

IP-pakker kan brytes ned i datagrammer. Datagramformatet oppretter felt for nyttelasten og for kontrolldata for meldingsoverføring. Figur 3.3 viser datagramdiagrammet.

Merk. Ikke la deg lure av størrelsen på datafeltet i et datagram. Datagrammet er ikke overbelastet med tilleggsdata. Datafeltet er faktisk det største feltet i datagrammet.

Ris. 3.3.

Det er viktig å huske at IP-pakker kan ha forskjellige lengder. I "Networking Fundamentals" ble det sagt at informasjonspakker på et Ethernet-nettverk varierer i størrelse fra 64 til 1400 byte. I Token Ring-nettverket er lengden deres 4000 byte, i ATM-nettverket - 53 byte.

Merk. Bruken av byte i et datagram kan være forvirrende, siden dataoverføring ofte forbindes med begreper som megabit og gigabit per sekund. Men fordi datamaskiner foretrekker å jobbe med databyte, bruker datagrammer også byte.

Hvis du ser igjen på datagramformatet i figur 3.3, vil du legge merke til at margene lengst til venstre er en konstant verdi. Dette skjer pga prosessor En person som jobber med pakker må vite hvor hvert felt begynner. Uten standardisering av disse feltene vil de siste bitene være et virvar av enere og nuller. På høyre side av datagrammet er pakker med variabel lengde. Hensikten med de ulike feltene i et datagram er som følger.

VER. Versjonen av IP-protokollen som ble brukt av stasjonen der den opprinnelige meldingen dukket opp. Gjeldende versjon IP er versjon 4. Dette feltet sikrer samtidig eksistens forskjellige versjoner i internettarbeidsområdet.
HLEN. Feltet informerer mottakerenheten om lengden på overskriften slik at CPU vet hvor datafeltet begynner.
Tjenestetype. Kode som forteller ruteren hvilken type pakkekontroll når det gjelder tjenestenivå (pålitelighet, prioritet, utsettelse osv.).
Lengde. Det totale antallet byte i pakken, inkludert overskriftsfelt og datafelt.
ID, frags og frags offset. Disse feltene forteller ruteren hvordan den skal fragmentere og sette sammen pakken og hvordan den skal kompensere for forskjeller i rammestørrelse som kan oppstå når pakken krysser LAN-segmenter med forskjellige nettverksteknologier (Ethernet, FDDI, etc.).
TTL. En forkortelse for Time to Live er et tall som reduseres med én hver gang en pakke sendes. Hvis livstid blir lik null, så slutter pakken å eksistere. TTL forhindrer løkker og tapte pakker fra å vandre uendelig over Internett.
Protokoll. Transportprotokollen som skal brukes til å overføre pakken. Den vanligste protokollen som er spesifisert i dette feltet er TCP, men andre protokoller kan brukes.
Overskriftssjekksum. En sjekksum er et tall som brukes til å bekrefte integriteten til en melding. Hvis sjekksummer alle meldingspakkene stemmer ikke overens riktig verdi, betyr dette at meldingen er ødelagt.
Kilde IP-adresse. 32-biters adressen til verten som sendte meldingen (vanligvis en personlig datamaskin eller server).
Destinasjons-IP-adresse. 32-biters adressen til verten som meldingen ble sendt til (vanligvis en personlig datamaskin eller server).
IP-alternativer. Brukes til nettverkstesting eller andre spesielle formål.
Polstring. Fyller alle ubrukte (tomme) bitposisjoner slik at prosessoren korrekt kan bestemme posisjonen til den første biten i datafeltet.
Data. Nyttelasten til den sendte meldingen. For eksempel kan pakkedatafeltet inneholde teksten til en e-post.

Som nevnt tidligere, består pakken av to hovedkomponenter: data om meldingsbehandling, plassert i overskriften, og selve informasjonen. Informasjonsdel lokalisert i nyttelastsektoren. Du kan forestille deg denne sektoren som lasterommet til et romskip. Toppteksten er alle skyttelens innebygde datamaskiner i kontrollkabinen. Den administrerer all informasjonen som trengs av alle de forskjellige ruterne og datamaskinene langs meldingsbanen, og brukes til å opprettholde en viss rekkefølge i å sette sammen meldingen fra individuelle pakker.