22. Технология Интернет. Стек протоколов тср/ip. Функции протоколов транспортного уровня.

Интернет - мировая компьютерная сеть. Она составлена из разнообразных

компьютерных сетей, объединенных стандартными соглашениями о способах обмена

информацией и единой системой адресации. Интернет использует протоколы

семейства TCP/IP. Они хороши тем, что обеспечивают относительно дешевую

возможность надежно и быстро передавать информацию даже по не слишком

надежным линиям связи, а также строить программное обеспечение, пригодное для

работы на любой аппаратуре. Система адресации (URL-адреса) обеспечивает

уникальными координатами каждый компьютер (точнее, практически каждый ресурс

компьютера) и каждого пользователя Интернета, создавая возможность взять

именно то, что нужно, и передать именно туда, куда нужно.

1. Историческая справка

Около 20 лет назад Министерство Обороны США создало сеть, которая явилась

предтечей Internet, – она называлась ARPAnet. ARPAnet была экспериментальной

сетью, – она создавалась для поддержки научных исследований в военно-

промышленной сфере, – в частности, для исследования методов построения сетей,

устойчивых к частичным повреждениям, получаемым, например, при бомбардировке

авиацией и способных в таких условиях продолжать нормальное функционирование.

Это требование дает ключ к пониманию принципов построения и структуры

Internet. В модели ARPAnet всегда была связь между компьютером-источником и

компьютером-приемником (станцией назначения). Сеть предполагалась ненадежной:

любая часть сети может исчезнуть в любой момент.

На связывающиеся компьютеры – не только на саму сеть – также возложена

ответственность, обеспечивать налаживание и поддержание связи. Основной

принцип состоял в том, что любой компьютер мог связаться как равный с равным

с любым другим компьютером.

Передача данных в сети была организована на основе протокола Internet – IP.

Протокол IP – это правила и описание работы сети. Этот свод включает правила

налаживания и поддержания связи в сети, правила обращения с IP-пакетами и их

обработки, описания сетевых пакетов семейства IP (их структура и т.п.). Сеть

задумывалась и проектировалась так, чтобы от пользователей не требовалось

никакой информации о конкретной структуре сети. Для того, чтобы послать

сообщение по сети, компьютер должен поместить данные в некий "конверт'',

называемый, например, IP, указать на этом "конверте'' конкретный адрес в сети

и передать получившиеся в результате этих процедур пакеты в сеть.

Эти решения могут показаться странными, как и предположение о "ненадежной''

сети, но уже имеющийся опыт показал, что большинство этих решений вполне

разумно и верно. Пока Международная Организация по Стандартизации

(Organization for International Standardization – ISO) тратила годы, создавая

окончательный стандарт для компьютерных сетей, пользователи ждать, не желали.

Активисты Internet начали устанавливать IP-программное обеспечение на все

возможные типы компьютеров. Вскоре это стало единственным приемлемым способом

для связи разнородных компьютеров. Такая схема понравилась правительству и

университетам, которые проводят политику покупки компьютеров у различных

производителей. Каждый покупал тот компьютер, который ему нравился и вправе

был ожидать, что сможет работать по сети совместно с другими компьютерами.

Примерно 10 лет спустя после появления ARPAnet появились Локальные

Вычислительные Сети (LAN), например, такие как Ethernet и др. Одновременно

появились компьютеры, которые стали называть рабочими станциями. На

большинстве рабочих станций была установлена операционная система UNIX. Эта

ОС имела возможность работы в сети с протоколом Internet (IP). В связи с

возникновением принципиально новых задач и методов их решения появилась новая

потребность: организации желали подключиться к ARPAnet своей локальной сетью.

Примерно в то же время появились другие организации, которые начали создавать

свои собственные сети, использующие близкие к IP коммуникационные протоколы.

Стало ясно, что все только выиграли бы, если бы эти сети могли общаться все

вместе, ведь тогда пользователи из одной сети смогли бы связываться с

пользователями другой сети.

Стек протоколов TCP/IP — набор сетевых протоколов передачи данных, используемых в сетях, включая сеть Интернет. Название TCP/IP происходит из двух наиболее важных протоколов семейства — Transmission Control Protocol (TCP) и Internet Protocol (IP), которые были разработаны и описаны первыми в данном стандарте. Также изредка упоминается как модель DOD в связи с историческим происхождением от сети ARPANET из 1970 годов (под управлением DARPA, Министерства обороны США)

Протоколы работают друг с другом в стеке (англ. stack, стопка) — это означает, что протокол, располагающийся на уровне выше, работает «поверх» нижнего, используя механизмы инкапсуляции. Например, протокол TCP работает поверх протокола IP.

Стек протоколов TCP/IP включает в себя четыре уровня:

прикладной уровень (application layer),

транспортный уровень (transport layer),

сетевой уровень (internet layer),

канальный уровень (link layer).

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

Транспортный уровень (англ. Transport layer) — 4-й уровень сетевой модели OSI, предназначен для доставки данных. При этом не важно, какие данные передаются, откуда и куда, то есть, он предоставляет сам механизм передачи. Блоки данных он разделяет на фрагменты, размер которых зависит от протокола, короткие объединяет в один, а длинные разбивает. Протоколы этого уровня предназначены для взаимодействия типа точка-точка. Пример: TCP, UDP, SCTP.

Существует множество классов протоколов транспортного уровня, начиная от протоколов, предоставляющих только основные транспортные функции, например, функции передачи данных без подтверждения приема, и заканчивая протоколами, которые гарантируют доставку в пункт назначения нескольких пакетов данных в надлежащей последовательности, мультиплексируют несколько потоков данных, обеспечивают механизм управления потоками данных и гарантируют достоверность принятых данных.

Некоторые протоколы транспортного уровня, называемые протоколами без установки соединения, не гарантируют, что данные доставляются по назначению в том порядке, в котором они были посланы устройством-источником. Некоторые транспортные уровни справляются с этим, собирая данные в нужной последовательности до передачи их на сеансовый уровень. Мультиплексирование (multiplexing) данных означает, что транспортный уровень способен одновременно обрабатывать несколько потоков данных (потоки могут поступать и от различных приложений) между двумя системами. Механизм управления потоком данных — это механизм, позволяющий регулировать количество данных, передаваемых от одной системы к другой. Протоколы транспортного уровня часто имеют функцию контроля доставки данных, заставляя принимающую данные систему отправлять подтверждения передающей стороне о приеме данных.