4.5.4. Протоколы стека tcp/ip

Стек TCP/IP охватывает верхние уровни модели OSI, начиная с третьего [24]–[26]. Перечислим основные из них.

Сетевой уровень.

• IP (Internet Protocol) обеспечивает негарантированную доставку пакета от узла к узлу, в работе с нижними уровнями использует ARP и RARP.

• ARP (Address Resolution Protocol) динамически преобразует IP-адрес в физический (MAC).

• RARP (Reverse Address Resolution Protocol), обратный к ARP, преобразует физический адрес в IP-адрес.

• ICMP (Internet Control Message Protocol) руководит передачей управляющих и диагностических сообщений между шлюзами, маршрутизаторами и узлами, определяет доступность и способность к ответу абонентов-адресатов, назначение пакетов, работоспособность маршрутизаторов и т. д.

• IGMP взаимодействует с вышестоящими протоколами TCP/IP. Сообщения передаются с помощью IP-дейтаграмм.

• IGMP (Internet Group Management Protocol) позволяет формировать в маршрутизаторах списки групп многоадресного вещания.

Транспортный уровень.

• UDP (User Datagram Protocol) обеспечивает негарантированную доставку пользовательских дейтаграмм без установления соединения между заданными процессами передающего и принимающего узлов. Взаимодействующие процессы идентифицируются протокольными портами (protocol ports) – целочисленными значениями в диапазоне 1–65 535. Порты 1–255 закреплены за широко известными приложениями (well-known port assignments), остальные назначаются динамически перед посылкой дейтаграммы. UDP-дейтаграмма имеет заголовок, включающий номера порта источника (для возможности корректного ответа), порта назначения и поле данных. Длина поля данных UDP-дейтаграммы произвольна, протокол обеспечивает ее инкапсуляцию (помещение в поле данных) в одну или несколько IP-дейтаграмм и обратную сборку на приемной стороне. UDP позволяет множеству клиентов использовать совпадающие порты: дейтаграмма достав­ляется клиенту (процессу) с заданным IP-адресом и номером порта. Если клиент не находится, то дейтаграмма отправляется по адресу 0.0.0.0 (обычно это «черная дыра»).

• TCP (Transmission Control Protocol) обеспечивает гарантированный поток данных между клиентами, установившими виртуальное соединение. Поток представляет собой неструктурированную последовательность байтов, их интерпретация согласуется передающей и приемной сторонами предварительно. Для идентификации используются порты, аналогично UDP-портам. Активная сторона (инициатор обмена) обычно использует произвольный порт, пассивная – известный порт, соответствующий используемому протоколу верхнего уровня. Комбинация IP-адреса и номера порта называется гнездом TCP (TCP Socket). TCP буферизует входящий поток, ожидая перед посылкой заполнения большой дейтаграммы. Поток сегментируется, каждому сегменту назначается последовательный номер. Пере­дающая сторона ожидает подтверждения приема каждого сегмента, при его длительном отсутствии делает повторную передачу сегмента. Процесс, использующий TCP, получает уведомление о нормальном завершении пе­редачи только после успешной сборки потока приемником. Протокол обеспечивает полный дуплекс, это означает, что потоки данных могут идти одновременно во встречных направлениях.

Уровень представления данных и прикладной уровень.

• TelNet – обеспечение удаленного терминала (символьного и графического) UNIX-машины.

• FTP (File Transfer Protocol) – протокол передачи файлов на основе TCP.

• TFTP (Trivial File Transfer Protocol) – простейший протокол передачи файлов на основе UDP.

• SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) – протокол передачи электронной почты, определяющий правила взаимодействия формата управляющих сообщений.

• RIP (Routing Information Protoсol) – протокол обмена трассировочной информацией между маршрутизаторами, обеспечивающий динамическую маршрутизацию. Использует классы как признак определения префикса адреса.

• OSPF (Open Shortest Path First) – протокол распространения маршрутной информации между маршрутизаторами в автономной системе.

• DNS (Domain Name System) – система обеспечения преобразования символических имен и псевдонимов сетей и узлов в IP-адреса и обратно.

• SNMP (Simple Network Management Protocol) – простой протокол управлений сетевыми ресурсами.

• RPC (Remote Procedure Call) – протокол вызова удаленных процедур (запуска процессов на удаленном компьютере).

• NFS (Network File System) – открытая спецификация сетевой файловой системы, введенная Sun Microsystems.

Кроме перечисленных в стек входят и другие протоколы, их состав постоянно расширяется.