4. Архитектура протокола tcp/ip

До 1996 года бесспорным лидером был стек протоколов IPX/SPX компании Novell, но затем картина резко изменилась – применение стека протоколов TCP/IP резко возросло по сравнению с другими стеками, а с 1998 года стек TCP/IP вышел в лидеры.

В стеке TCP/IP существуют четыре уровня (табл. 2), каждый из которых несет определенную нагрузку по решению основной задачи – организации надежной и производительной работы составной сети.

Уровни стека TCP/IP:

Ι – прикладной (уровень приложения)

ΙΙ –транспортный (основной)

ΙΙΙ – сетевой (уровень межсетевого взаимодействия)

ΙV – уровень сетевых интерфейсов

Таблица 2

OSI TCP/IP

7 6	FTP, Telnet, WWW, http		Ι
5 4	TCP	UDP	ΙΙ
3	IP ICMP	ARP	ΙΙΙ
2 1	Ethernet, Token Ring, 802.x		IV

Пользователь

Ι прикладные процессы

↓ поток ↓

ΙΙ UDP TCP

без установления с установлением

соединения

дейтаграмма ↓ ↓ сегмент

ΙΙΙ IP

↓ пакет

ΙV сетевые интерфейсы

↓ кадры

Сеть

Рис. 2 Логика функционирования протокола TCP/IP

Дейтаграмма – это единица информации, которой оперируют протоколы без установления соединения. Дейтаграмма протокола IP называется пакетом.

Кадры – единицы данных протоколов, на основе которых IP – пакеты переносятся через подсети составной сети.

Прикладной уровень.

Прикладной уровень объединяет службы, предоставляемые приложениям пользователя. За долгие годы функционирования (свыше 20 лет) стек TCP/IP накопил большое количество протоколов и служб прикладного уровня.

Прикладной уровень реализуется программными системами, построенными в архитектуре клиент – сервер, базирующимися на протоколах нижних уровней.

Протоколы прикладного уровня работают с деталями конкретного приложения и им безразличны способы передачи данных по сети.

Протокола прикладного уровня стека TCP/IP работают на компьютерах, выполняющих приложения пользователей. Даже полная смена сетевого оборудования не влияет на работу приложений, если они получают доступ к сетевым ресурсам через протоколы прикладного уровня.

Этот уровень постоянно расширяется за счет присоединения к прошедшим многократную эксплуатацию сетевым службам (FTP, Telnet, DNS, SNMP) сравнительно новых служб (HTTP).

Транспортный уровень.

Транспортный уровень решает задачу доставки информации в место назначения в полном объеме.

На этом уровне функционируют протокол управления передачей TCP и протокол дейтаграмм пользователя UDP.

Протокол управления передачей TCP (Transmission Control Protocol):

- обеспечивает надежную передачу сообщений между удаленными прикладными процессами за счет образования логических соединений;

- позволяет без ошибок доставить сформированный за одним компьютером поток байт в другой компьютер, входящий в составную сеть;

- разделяет поток байт на части (сегменты) и передает их на уровень межсетевого взаимодействия, после того как эти сегменты будут доставлены в пункт назначения, протокол TCP снова соберет их в непрерывный поток байт.

Перед началом любой передачи данных с применением протоколов TCP две системы (две рабочие станции) обмениваются сообщениями с целью установления соединения. Это позволяет убедиться, что система-получатель функционирует и в состоянии принять данные. Как только соединение установлено и начался процесс передачи данных, система–получатель периодически посылает сообщения, подтверждающие прием пакетов. Эти сообщения оповещают систему отправителя о потерянных пакетах, а также обеспечивают ее информацией, используемой при контроле скорости передачи.

Протокол UDP (User Datagram Protocol)

Протокол UDP – это протокол без установления соединения, который обеспечивает минимальные транспортные услуги для протоколов прикладного уровня с наименьшими издержками на управление.

Протокол UDP:

– работает в качестве транзитного протокола, обеспечивая доступ к приложениям, к сервисам сетевого уровня и наоборот;

– выполняет функции связывающего звена между сетевым протоколом, с одной стороны, и службами прикладного уровня, с другой стороны.

Уровень межсетевого взаимодействия

Данный уровень реализует концепцию передачи пакетов в режиме без установления соединения.

Именно этот уровень обеспечивает возможность перемещения пакетов по сети, используя тот маршрут, который в данный момент является наиболее рациональным. Уровень межcетевого взаимодействия называется также уровнем Internet (передача данных через составную сеть). Основным протоколом сетевого уровня является протокол IP.

Протокол IP:

- является протоколом передачи пакетов в составных сетях, состоящих из большого количества локальных сетей.

- эффективно работает в сетях со сложной топологией.

К уровням межсетевого взаимодействия относятся также протоколы, связанные с составлениями модификации таблиц маршрутизации и протокол межсетевых управляющих сообщений ICMP.

Уровень сетевых интерфейсов

Протоколы данного уровня обеспечивают интеграцию сетей в составную сеть, причем сеть TCP / IP должна иметь средства включения в себя любой другой сети с собственной внутренней технологией передачи данных. Для каждой технологии, включаемой в составную сеть, разрабатываются собственные интерфейсные средства.

Уровень сетевых интерфейсов в стеке протоколов TCP / IP не регламентируется, но он поддерживает все популярные стандарты физического и канального уровня (Ethernet, Token Ring, FDDI, 100VG-AnyLAN).

При появлении новой технологии локальных или глобальных сетей она быстро включается в стек протоколов TCP / IP.