Назначение протокола tcp ip: Что такое TCP/IP и как работает этот протокол – База знаний Timeweb Community

Что такое TCP/IP и как работает этот протокол – База знаний Timeweb Community

Протокол TCP/IP – это целая сетевая модель, описывающая способ передачи данных в цифровом виде. На правилах, включенных в нее, базируется работа интернета и локальных сетей независимо от их назначения и структуры.

Что такое TCP/IP

Произошло наименование протокола от сокращения двух английских понятий – Transmission Control Protocol и Internet Protocol. Набор правил, входящий в него, позволяет обрабатывать как сквозную передачу данных, так и другие детали этого механизма. Сюда входит формирование пакетов, способ их отправки, получения, маршрутизации, распаковки для передачи программному обеспечению.

Стек протоколов TCP/IP был создан в 1972 году на базе NCP (Network Control Protocol), в январе 1983 года он стал официальным стандартом для всего интернета. Техническая спецификация уровней взаимодействия описана в документе RFC 1122.

В составе стека есть и другие известные протоколы передачи данных – UDP, FTP, ICMP, IGMP, SMTP. Они представляют собой частные случаи применения технологии: например, у SMTP единственное предназначение заключается в отправке электронных писем. 

Комьюнити теперь в Телеграм

Подпишитесь и будьте в курсе последних IT-новостей

Подписаться

Уровни модели TCP/IP

Протокол TCP/IP основан на OSI и так же, как предшественник, имеет несколько уровней, которые и составляют его архитектуру. Всего выделяют 4 уровня – канальный (интерфейсный), межсетевой, транспортный и прикладной. 

Канальный (сетевой интерфейс)

Аппаратный уровень обеспечивает взаимодействие сетевого оборудования Ethernet и Wi-Fi. Он соответствует физическому из предыдущего стандарта OSI. Здесь задача состоит в кодировании информации, ее делению на пакеты и отправке по нужному каналу. Также измеряются параметры сигнала вроде задержки ответа и расстояния между хостами.

Межсетевой (Internet Layer)

Интернет состоит из множества локальных сетей, объединенных между собой как раз за счет протокола связи TCP/IP. Межсетевой уровень регламентирует взаимодействие между отдельными подсетями. Маршрутизация осуществляется путем обращения к определенному IP-адресу с использованием маски.

Если хосты находятся в одной подсети, маркируемой одной маской, данные передаются напрямую. В противном случае информация «путешествует» по целой цепочке промежуточных звеньев, пока не достигнет нужной точки. Назначение IP-адреса проводится по стандарту IPv4 или IPv6 (они не совместимы между собой).

Транспортный уровень (Transport Layer)

Следующий уровень отвечает за контроль доставки, чтобы не возникало дублей пакетов данных. В случае обнаружения потерь или ошибок информация запрашивается повторно. Такой подход дает возможность полностью автоматизировать процессы независимо от скорости и качества связи между отдельными участками интернета или внутри конкретной подсети.

Протокол TCP отличается большей достоверностью передачи данных по сравнению с тем же UDP, который подходит только для передачи потокового видео и игровой графики. Там некритичны потери части пакетов, чего нельзя сказать о копировании программных файлов и документов. На этом уровне данные не интерпретируются.

Прикладной уровень (Application Layer)

Здесь объединены 3 уровня модели OSI – сеансовый, представления и прикладной. На него ложатся задачи по поддержанию сеанса связи, преобразованию данных, взаимодействию с пользователем и сетью. На этом уровне применяются стандарты интерфейса API, позволяющего передавать команды на выполнение определенных задач.

Возможно и использование «производных» протоколов. Например, для открытия сайтов используется HTTPS, при отправке электронной почты – SMTP, для назначения IP-адресов – DHCP. Такой подход упрощает программирование, снижает нагрузку на сеть, увеличивает скорость обработки команд и передачи данных.

Порты и сокеты – что это и зачем они нужны

Процессы, работающие на прикладном уровне, «общаются» с транспортным, но они видны ему как «черные ящики» с зашифрованной информацией. Зато он понимает, на какой IP-адрес адресованы данные и через какой порт надо их принимать. Этого достаточно для точного распределения пакетов по сети независимо от месторасположения хостов. Порты с 0 до 1023 зарезервированы операционными системами, остальные, в диапазоне от 1024 до 49151, условно свободны и могут использоваться сторонними приложениями.

Комбинация IP-адреса и порта называется сокетом и используется при идентификации компьютера. Если первый критерий уникален для каждого хоста, второй обычно фиксирован для определенного типа приложений. Так, получение электронной почты проходит через 110 порт, передача данных по протоколу FTP – по 21, открытие сайтов – по 80.

Преобразование IP-адресов в символьные адреса

Технология активно используется для назначения буквенно-цифровых названий веб-ресурсов. При вводе домена в адресной строке браузера сначала происходит обращение к специальному серверу DNS. Он всегда прослушивает порт 53 у всех компьютеров, которые подключены к интернету, и по запросу преобразует введенное название в стандартный IP-адрес.

После определения точного местонахождения файлов сайта включается обычная схема работы – от прикладного уровня с кодированием данных до обращения к физическому оборудованию на уровне сетевых интерфейсов. Процесс называется инкапсуляцией информации. На принимающей стороне происходит обратная процедура – декапсуляция.

Руководство по стеку протоколов TCP/IP для начинающих

Cтек протоколов TCP/IP широко распространен. Он используется в качестве основы для глобальной сети интернет. Разбираемся в основных понятиях и принципах работы стека.

Основы TCP/IP

Стек протоколов TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol, протокол управления передачей/протокол интернета) — сетевая модель, описывающая процесс передачи цифровых данных. Она названа по двум главным протоколам, по этой модели построена глобальная сеть — интернет. Сейчас это кажется невероятным, но в 1970-х информация не могла быть передана из одной сети в другую, с целью обеспечить такую возможность был разработан стек интернет-протоколов также известный как TCP/IP.

Разработкой этих протоколов занималось Министерство обороны США, поэтому иногда модель TCP/IP называют DoD (Department of Defence) модель. Если вы знакомы с моделью OSI, то вам будет проще понять построение модели TCP/IP, потому что обе модели имеют деление на уровни, внутри которых действуют определенные протоколы и выполняются собственные функции. Мы разделили статью на смысловые части, чтобы было проще понять, как устроена модель TCP/IP:

Уровневая модель TCP/IP

Выше мы уже упоминали, что модель TCP/IP разделена на уровни, как и OSI, но отличие двух моделей в количестве уровней. Документом, регламентирующим уровневую архитектуру модели и описывающий все протоколы, входящие в TCP/IP, является RFC 1122. Стандарт включает четыре уровня модели TCP/IP, хотя, например, согласно Таненбауму (Таненбаум Э., Уэзеролл Д. Т18 Компьютерные сети. 5-е изд. — СПб.: Питер, 2012. — 960 с.: ил. ISBN 978-5-459-00342-0), в модели может быть пять уровней.

Три верхних уровня — прикладной, транспортный и сетевой — присутствуют как в RFC, так и у Таненбаума и других авторов. А вот стоит ли говорить только о канальном или о канальном и физическом уровнях — нет единого мнения. В RFC они объединены, поскольку выполняют одну функцию. В статье мы придерживаемся официального интернет-стандарта RFC и не выделяем физический уровень в отдельный. Далее мы рассмотрим четыре уровня модели.

Канальный уровень (link layer)

Предназначение канального уровня — дать описание тому, как происходит обмен информацией на уровне сетевых устройств, определить, как информация будет передаваться от одного устройства к другому. Информация здесь кодируется, делится на пакеты и отправляется по нужному каналу, т.е. среде передачи.

Этот уровень также вычисляет максимальное расстояние, на которое пакеты возможно передать, частоту сигнала, задержку ответа и т.д. Все это — физические свойства среды передачи информации. На канальном уровне самым распространенным протоколом является Ethernet, но мы рассмотрим его на примере в конце статьи.

Межсетевой уровень (internet layer)

Каждая индивидуальная сеть называется локальной, глобальная сеть интернет позволяет объединить все локальные сети. За объединение локальных сетей в глобальную отвечает сетевой уровень. Он регламентирует передачу информации по множеству локальных сетей, благодаря чему открывается возможность взаимодействия разных сетей.

Межсетевое взаимодействие — это основной принцип построения интернета. Локальные сети по всему миру объединены в глобальную, а передачу данных между этими сетями осуществляют магистральные и пограничные маршрутизаторы.

Маска подсети и IP-адреса

Маска подсети помогает маршрутизатору понять, как и куда передавать пакет. Подсетью может являться любая сеть со своими протоколами. Маршрутизатор передает пакет напрямую, если получатель находится в той же подсети, что и отправитель. Если же подсети получателя и отправителя различаются, пакет передается на второй маршрутизатор, со второго на третий и далее по цепочке, пока не достигнет получателя.

Протокол интернета — IP (Internet Protocol) используется маршрутизатором, чтобы определить, к какой подсети принадлежит получатель. Свой уникальный IP-адрес есть у каждого сетевого устройства, при этом в глобальной сети не может существовать два устройства с одинаковым IP. Он имеет два подвида, первым был принят IPv4 (IP version 4, версии 4) в 1983 году.

---

IPv4 предусматривает назначение каждому устройству 32-битного IP-адреса, что ограничивало максимально возможное число уникальных адресов 4 миллиардами (2³²). В более привычном для человека десятичном виде IPv4 выглядит как четыре блока (октета) чисел от 0 до 255, разделенных тремя точками. Первый октет IP-адреса означает его класс, классов всего 4: A, B, C, D.

---

Рассмотрим, например, IPv4 адрес класса С 223.135.100.7. Первые два октета 223.135 определяют класс, третий — .100 — это номер подсети, а последний означает номер сетевого оборудования. Например, если необходимо отправить информацию с компьютера номер 7 с IPv4 адресом 223.135.100.7 на компьютер номер 10 в той же подсети, то адрес компьютера получателя будет следующий: 223.135. 100.10.

В связи с быстрым ростом сети интернет остро вставала необходимость увеличения числа возможных IP-адресов. В 1998 впервые был описан IPv6 (IP version 6, версии 6), который использует 128-битные адреса, и позволяет назначить уникальные адреса для 2¹²⁸ устройств. Такого количества IPv6 адресов будет достаточно, чтобы назначить уникальный адрес для каждого атома на планете.

IPv6 имеет вид восьми блоков по четыре шестнадцатеричных значения, а каждый блок разделяется двоеточием. IPv6 выглядит следующим образом:

2DAB:FFFF:0000:0000:01AA:00FF:DD72:2C4A.

Так как IPv6 адреса длинные, их разрешается сокращать по следующим правилам: ведущие нули допускается опускать, например в адресе выше :00FF: позволяется записывать как :FF:, группы нулей, идущие подряд тоже допустимо сокращать и заменять на двойное двоеточие, например, 2DAB:FFFF::01AA:00FF:DD72:2C4A. Допускается делать не больше одного подобного сокращения в адресе IPv6.

IP предназначен для определения адресата и доставки ему информации, он предоставляет услугу для вышестоящих уровней, но не гарантирует целостность доставляемой информации.

IP способен инкапсулировать другие протоколы, предоставлять место, куда они могут быть встроены. Как было сказано выше, IP — это 32 бита информации, первые 8 бит в заголовке IP — поля для указания номера инкапсулируемого протокола. Для IPv4 первые 8 бит — поле «протокол», для IPv6 — поле «следующий заголовок». Например, ICMP (межсетевой протокол управляющих сообщений) будет обозначен числом 1, а IGMP (межсетевой протокол группового управления) будет обозначен числом 2.

ICMP и IGMP

ICMP используется в качестве поддержки маршрутизаторами и другими сетевыми устройствами. Внутри сети он служит для доставки сообщений об ошибках и операционной информации, сообщающей об успехе или ошибке при связи с другим IP. Например, в ситуациях, когда необходимый сервис не может быть запрошен, или когда не был получен ответ от маршрутизатора или хоста.

ICMP никогда не вызывается сетевыми приложениями пользователя, кроме случаев диагностики сети, к примеру, пинг (ping) или traceroute (tracert). ICMP не передает данные, это отличает его от транспортных TCP и UDP, расположенных на L3, которые переносят любые данные. ICMP работает только с IP четвертой версии, с IPv6 взаимодействует ICMPv6.

Сетевые устройства объединяются в группы при помощи IGMP, используемый хостами и роутерами в IPv4 сетях. IGMP организует multicast-передачу информации, что позволяет сетям направлять информацию только хостам, запросившим ее. Это удобно для онлайн-игр или потоковой передаче мультимедиа. IGMP используется только в IPv4 сетях, в сетях IPv6 используется MLD (Multicast Listener Discovery, протокол поиска групповых слушателей), инкапсулированный в ICMPv6.

Транспортный уровень (transport layer)

Постоянные резиденты транспортного уровня — протоколы TCP и UDP, они занимаются доставкой информации.

TCP (протокол управления передачей) — надежный, он обеспечивает передачу информации, проверяя дошла ли она, насколько полным является объем полученной информации и т. д. TCP дает возможность двум хостам производить обмен пакетами через установку соединения. Он предоставляет услугу для приложений, повторно запрашивает потерянную информацию, устраняет дублирующие пакеты, регулируя загруженность сети. TCP гарантирует получение и сборку информации у адресата в правильном порядке.

UDP (протокол пользовательских датаграмм) — ненадежный, он занимается передачей автономных датаграмм. UDP не гарантирует, что всех датаграммы дойдут до получателя. Датаграммы уже содержат всю необходимую информацию, чтобы дойти до получателя, но они все равно могут быть потеряны или доставлены в порядке отличном от порядка при отправлении.

UDP обычно не используется, если требуется надежная передача информации. Использовать UDP имеет смысл там, где потеря части информации не будет критичной для приложения, например, в видеоиграх или потоковой передаче видео. UDP необходим, когда делать повторный запрос сложно или неоправданно по каким-то причинам.

Протоколы L3 не интерпретируют информацию, полученную с верхнего или нижних уровней, они служат только как канал передачи, но есть исключения. RSVP (Resource Reservation Protocol, протокол резервирования сетевых ресурсов) может использоваться, например, роутерами или сетевыми экранами в целях анализа трафика и принятия решений о его передаче или отклонении в зависимости от содержимого.

Прикладной уровень (application layer)

В модели TCP/IP отсутствуют дополнительные промежуточные уровни (представления и сеансовый) в отличие от OSI. Функции форматирования и представления данных делегированы библиотекам и программным интерфейсам приложений (API) — своего рода базам знаний. Когда службы или приложения обращаются к библиотеке или API, те в ответ предоставляют набор действий, необходимых для выполнения задачи и полную инструкцию, каким образом эти действия нужно выполнять.

Протоколы прикладного уровня действуют для большинства приложений, они предоставляют услуги пользователю или обмениваются данными с «коллегами» с нижних уровней по уже установленным соединениям. Здесь для большинства приложений созданы свои протоколы, например HTTP для передачи гипертекста по сети, SMTP для передачи почты, FTP для передачи файлов, протокол назначения IP-адресов DHCP и прочие.

Зачем нужен порт и что означает термин сокет

Приложения прикладного уровня, общаются также с предыдущим, транспортным, но они видят его протоколы как «черные ящики». Для приема-передачи информации они могут работать с TCP или UDP, но понимают только конечный адрес в виде IP и порта, а не принцип их работы.

IP присваивается каждому компьютеру межсетевым уровнем, но обмен данными происходит не между компьютерами, а между приложениями, установленными на них. Чтобы получить доступ к тому или иному сетевому приложению недостаточно только IP, для идентификации приложений применяют порты. Комбинация IP-адреса и порта называется сокетом или гнездом (socket). Поэтому обмен информацией происходит между сокетами. Нередко слово сокет употребляют как синоним для хоста или пользователя, также сокетом называют гнездо подключения процессора.

Из привилегий у приложений на прикладном уровне можно выделить наличие собственных протоколов для обмена данными, а также фиксированный номер порта для обращения к сети. Администрация адресного пространства интернет (IANA), занимающаяся выделением диапазонов IP-адресов, отвечает еще за назначение сетевым приложениям портов.

Так почтовые приложения, которые общаются по SMTP-протоколу, прослушивают порт 25, почта через POP3 приходит на 110-й, по HTTP принимают сообщения веб-сервера — это порт 80, 21-й зарезервирован за FTP. Порт всегда записывается после IP и отделяется от него двоеточием, выглядит это, например, так: 192.168.1.1:80.

Чтобы не запоминать числовые адреса интернет-серверов была создана DNS — служба доменных имен. DNS всегда слушает на 53 порту и преобразует буквенные имена сетевых доменов в числовые IP-адреса и наоборот. Служба DNS позволяет не запоминать IP — компьютер самостоятельно посылает запрос «какой IP у selectel.ru?» на 53 порт DNS-сервера, полученного от поставщика услуг интернет.

DNS-сервер дает компьютеру ответ «IP для selectel.ru — XXX.XXX.XXX.XXX». Затем, компьютер устанавливает соединение с веб-сервером полученного IP, который слушает на порту 80 для HTTP-протокола и на порту 443 для HTTPS. В браузере порт не отображается в адресной строке, а используется по умолчанию, но, по сути, полный адрес сайта Selectel выглядит вот так: https://selectel.ru:443.

Процесс, кодирования данных на прикладном уровне, передача их на транспортном, а затем на межсетевом и, наконец, на канальном уровне называется инкапсуляцией данных. Обратная передача битов информации по иерархии, с канального на прикладной уровни, называют декапсуляцией. Оба процесса осуществляются на компьютерах получателя и отправителя данных попеременно, это позволяет долго не удерживать одну сторону канала занятой, оставляя время на передачу информации другому компьютеру.

Стек протоколов, снова канальный уровень

О канальном уровне модели TCP/IP мы рассказали меньше всего, давайте вернемся еще раз к началу, чтобы рассмотреть инкапсуляцию протоколов и, что значит «стек».

Большинству пользователей знаком протокол Ethernet. В сети, по стандарту Ethernet, устройства отправителя и адресата имеют определенный MAC-адрес — идентификатор «железа». MAC-адрес инкапсулируется в Ethernet вместе с типом передаваемых данных и самими данными. Фрагмент данных, составленных в соответствии с Ethernet называется фреймом или кадром (frame).

MAC-адрес каждого устройства уникален и двух «железок» с одинаковым адресом не должно существовать, хотя порой такое случается, что приводит к сетевым проблемам. Таким образом, при получении сетевой адаптер занимается извлечением полученной информации из кадра и ее дальнейшей обработкой.

После ознакомления с уровневой структурой модели становится понятно, что информация не может передаваться между двумя компьютерами напрямую. Сначала кадры передаются на межсетевой уровень, где компьютеру отправителя и компьютеру получателя назначается уникальный IP. После чего, на транспортном уровне, информация передается в виде TCP-фреймов либо UDP-датаграмм.

На каждом этапе, подобно снежному кому, к уже имеющейся информации добавляется служебная информация, например, порт на прикладном уровне, необходимый для идентификации сетевого приложения. Добавление служебной информации к основной обеспечивают разные протоколы — сначала Ethernet, поверх него IP, еще выше TCP, над ним порт, означающий приложение с делегированным ему протоколом. Такая вложенность называется стеком, названным TCP/IP по двум главным протоколам модели.

Point-to-Point протоколы

Отдельно расскажем о Point-to-Point (от точки к точке, двухточечный) протоколе также известном как PPP. PPP уникален по своим функциям, он применяется для коммуникации между двумя маршрутизаторами без участия хоста или какой-либо сетевой структуры в промежутке. При необходимости, PPP обеспечивает аутентификацию, шифрование, а также сжатие данных. Он широко используется при построении физических сетей, например, кабельных телефонных, сотовых телефонных, сетей по кабелю последовательной передачи и транк-линий (когда один маршрутизатор подключают к другому для увеличения размера сети).

У PPP есть два подвида — PPPoE (PPP по Ethernet) и PPPoA (PPP через асинхронный способ передачи данных — ATM), интернет-провайдеры часто их используют для DSL соединений.

PPP и его старший аналог SLIP (протокол последовательной межсетевой связи) формально относятся к межсетевому уровню TCP/IP, но в силу особого принципа работы, иногда выделяются в отдельную категорию. Преимущество PPP в том, что для установки соединения не требуется сетевая инфраструктура, а необходимость маршрутизаторов отпадает. Эти факторы обуславливают специфику использования PPP протоколов.

Заключение

Стек TCP/IP регламентирует взаимодействие разных уровней. Ключевым понятием в здесь являются протоколы, формирующие стек, встраиваясь друг в друга с целью передать данные. Рассмотренная модель по сравнению с OSI имеет более простую архитектуру.

Сама модель остается неизменной, в то время как стандарты протоколов могут обновляться, что еще дальше упрощает работу с TCP/IP. Благодаря всем преимуществам стек TCP/IP получил широкое распространение и использовался сначала в качестве основы для создания глобальной сети, а после для описания работы интернета.

Протокол TCP — назначение и функционал

На транспортном уровне стека TCP/IP используются два основных протокола: TCP и UDP. Общее представление о функциях транспортного уровня можно получит в соответствующей статьей. В данном тексте речь пойдёт о протоколе TCP (Transmission Control Protocol), который используется для обеспечения надёжной доставки данных на транспортном уровне.

Существуют общие задачи транспортного уровня, с которыми справляется как TCP, так и UDP. Основных задач собственно две: сегментация данных, приходящих с уровня приложений и адресация приложений (передающего и принимающего) при помощи портов. Подробнее об этом можно прочесть в статье, посвященной транспортному уровню.

Помимо этого, TCP обеспечивает:

• Надёжную доставку сегментов.
• Упорядочивание сегментов при получении.
• Работу с сессиями.
• Контроль за скоростью передачи.

Рассмотрим эти возможности более детально.

Надёжная доставка сегментов

Под надёжной доставкой подразумевается автоматическая повторная пересылка недошедших сегментов. Каждый сегмент маркируется при помощи специального поля — порядкового номера (sequence number). После отправки некоторого количества сегментов, TCP на отправляющем узле ожидает подтверждения от получающего, в котором указывается порядковый номер следующего сегмента, который адресат желает получить. В случае, если такое подтверждение не получено, отправка автоматически повторяется. После некоторого количества неудачных попыток, TCP считает, что адресат не доступен, и сессия разрывается.

Таким образом, надёжная доставка не означает, что ваши данные дойдут в случае, если кто-то выдернул кабель из коммутатора. Она означает, что разработчик ПО, использующий TCP на транспортном уровне знает, что если сессия не разорвалась, то всё что он поручил отправить будет доставлено получателю без потерь. Существует множество данных, критичных к потере любой порции информации. Например, если вы скачиваете приложение из интернета, то потеря одного байта будет означать, что вы не сможете воспользоваться тем что скачали. По этой причине многие протоколы уровня приложений используют для транспорта TCP.

Упорядочивание сегментов при получении

Как несложно догадаться, каждый сегмент на нижний уровнях TCP/IP обрабатывается индивидуально. То есть, как минимум, он будет запакован в индивидуальный пакет. Пакеты идут по сети и промежуточные маршрутизаторы в общем случае уже ничего не знают о том, что запаковано в эти пакеты. Часто пакеты с целью балансировки нагрузки могут идти по сети разными путями, через разные промежуточные устройства, с разной скоростью. Таким образом получатель, декапсулировав их, может получить сегменты не в том порядке, в котором они отправлялись.

TCP автоматически пересоберёт их в нужном порядке используя всё то же поле порядковых номеров и передаст после склейки на уровень приложений.

Работа с сессиями

Перед началом передачи полезных данных, TCP позволяет убедиться в том, что получатель существует, слушает нужный отправителю порт и готов принимать данные для этого устанавливается сессия при помощи механизма трёхстороннего рукопожатия (three-way handshake), о котором можно прочесть в соответствующей статье. Далее, в рамках сессии передаются полезные пользовательские данные. После завершения передачи сессия закрывается, тем самым получатель извещается о том, что данных больше не будет, а отправитель извещается о том, что получатель извещён.

Контроль за скоростью передачи

Контроль за скоростью передачи позволяет корректировать скорость отправки данных в зависимости от возможностей получателя. Например, если быстрый сервер отправляет данные медленному телефону, то сервер будет передавать данные с допустимой для телефона скоростью.

Благодаря механизму скользящего окна (sliding window), TCP может работать с сетями разной надёжности. Механизм плавающего окна позволяет менять количество пересылаемых байтов, на которые надо получать подтверждение от адресата. Чем больше размер окна, тем больший объём информации будет передан до получения подтверждения. Для надёжных сетей подтверждения можно присылать редко, чтобы не добавлять трафика, поэтому размер окна в таких сетях автоматически увеличивается. Если же TCP видит, что данные теряются, размер окна автоматически уменьшается. Это связанно с тем, что если мы передали, например, 3 килобайта информации и не получили подтверждения, то мы не знаем, какая конкретно часть из них не дошла и вынуждены пересылать все три килобайта заново. Таким образом, для ненадёжных сетей, размер окна должен быть минимальным.

Механизм скользящего окна позволяет TCP постоянно менять размер окна — увеличивать его пока всё нормально и уменьшать, когда сегменты не доходят. Таким образом, в любой момент времени размер окна будет более или менее адекватен состоянию сети.

Структура TCP

Заголовок TCP сегмента имеет следующую структуру:

• Source port и Destination port — это соответственно номера портов получателя и отправителя, идентифицирующие приложений на отправляющем и принимающем узлах.
• Sequence number и Acknowledgment number — это порядковый номер сегмента и номер подтверждения, которые используются для надёжной доставки. Например, если отправитель шлёт сегмент с SN 100, то получатель может ответить на него ACK 101 SN200, что означает: «Я получил твой сегмент с номером 100 и жду от тебя 101-го, кстати, у меня своя нумерация. Мои номера начинаются с 200» Отправитель, в свою очередь, может ответить SN101 ACK201, что означает «Я получил от тебя сегмент с номером 200, могу принять следующий 201-ый, а вот тебе мой 101-ый сегмент, которого ты ждёшь». Ну и так далее.
• Header length — Это четырёхбитное поле, содержащее в себе длину заголовка TCP сегмента.
• Reserved — 6 зарезервированных на всякий случай бит.
• Control — поле с флагами, которые используются в процессе обмена информацией и описывают дополнительное назначение сегмента. Например, флаг FIN используется для завершения соединений, SYN и ACK — для установки.
• Window — содержит размер окна, о чём было сказано выше.
• Checksumm — контрольная сумма заголовка и данных.
• Urgent — признак важности (срочности) данного сегмента.
• Options — дополнительное необязательное поле, которое может использоваться, например, для тестирования протокола.
• В разделе данных содержатся собственно данные, полученные от протокола уровня приложений, либо их кусок, если данные пришлось разбивать.

Что такое TCP/IP и зачем они нужны

В одной из предыдущих статей мы выяснили, что такое как таковой протокол в ИТ и зачем он нужен. Кратко так: 

• Компьютеры могут общаться между собой.
• Для этого им нужно договориться о языке общения — это и есть протокол.
• Протоколы бывают физическими — какие вольты, амперы, радиочастоты и модуляции использовать оборудованию.
• Протоколы бывают логическими — как понимать сигналы, закодированные в этих вольтах и модуляциях.
• Существует целый стек протоколов — как многослойный пирог. В фундаменте там вольты и амперы, потом основы языка, потом сложные конструкции языка и на самой верхушке — как должны общаться приложения. Этот стек (или модель) называют OSI — Open Systems Interconnection Model.

Сегодня поговорим о протоколах TCP/IP — именно они отвечают за работу всего интернета и позволяют нам отправлять запросы на сервер в другой стране и получать в ответ гифки, музыку и всё остальное.

Коротко: что такое и зачем нужны TCP/IP

1. TCP/IP — это названия протоколов, которые лежат в основе интернета. Благодаря им компьютеры обмениваются данными, не мешая друг другу.
2. Оба протокола отвечают за передачу данных, но IP просто отправляет их в сеть, а TCP ещё следит за тем, чтобы эти данные попали по нужному адресу.
3. В TCP встроено подтверждение получения, поэтому при хорошей связи данные точно дойдут до получателя.

Что такое TCP/IP

TCP/IP — общее стандартное название двух протоколов, TCP и IP. Они стоят рядом потому, что протокол TCP работает поверх IP, а вместе эти протоколы образуют универсальный стек протоколов передачи данных.

TCP — это протокол управления передачей (Transmission Control Protocol). Его задача — управлять отправкой данных и следить за тем, чтобы они были гарантированно приняты получателем. Именно гарантия получения данных и сделала этот протокол таким востребованным. Про гарантированную доставку расскажем чуть позже.

IP — протокол, который отвечает за адресацию: чтобы нужные данные долетели до нужного компьютера. Его основная задача — логически соединить компьютеры между собой, чтобы можно было отправлять данные от одного к другому. Для этого он выделяет IP-адреса, строит маршруты доставки пакетов, а главное — умеет организовать передачу данных с помощью пакетов. 

Как устроен интернет: адреса

Получается так: 

• IP-протокол знает, ЧТО нужно сделать, чтобы доставить данные от одного компьютера к другому; 
• а TCP-протокол знает, КАК это сделать и при этом убедиться, что получатель точно получил все свои пакеты.

Кто за что отвечает в связке TCP/IP

Пакетная передача данных

Когда один компьютер хочет передать что-то другому, то он не отправляет байт за байтом по очереди. Вместо этого он отправляет данные мелкими порциями, а получатель собирает из них исходные данные. Этим как раз занимаются протоколы — разбивают всё на части и склеивает заново, потому что каждый пакет пронумерован.

Пакет может быть размером от 1 до 64 килобайт, но в нём всегда есть несколько обязательных полей — по ним протокол понимает, кому какие данные нужно передать.

Протокол IP разбивает исходные данные на пронумерованные пакетыВ каждом пакете: адреса отправителя и получателя, служебная информация, номер пакета и сами данные. Так получатель сможет собрать исходные данные и ответить, что они дошли без потерь

Гарантированная доставка пакетов

Протокол TCP следит за тем, пришли к получателю отправленные данные или нет и нужно ли их отправить заново. Для этого в нём есть механизм подтверждения: после очередной порции данных получатель отправляет сигнал, что данные получены, а отправитель дожидается этого сигнала.

Если сигнала подтверждения нет, то протокол отправляет этот же пакет данных ещё раз — мало ли что. Если подтверждения нет несколько раз подряд, то протокол выдаёт сообщение об ошибке и закрывает соединение.

Тут всё прошло удачно: получатель подтвердил доставку пакетовТут получатель не принимает пакеты. Хорошо, что отправитель это вовремя понял

Но если подтверждать получение каждого пакета, то на это будет уходить очень много времени: при скорости сети в 100 мегабит в секунду реальная скорость передачи данных будет около 50 килобит в секунду. А всё потому, что отправитель не будет передавать новые данные, пока не получит подтверждение по предыдущему пакету. В итоге почти всё время сеть будет занята не передачей данных, а подтверждениями и подтверждениями подтверждений. 

Чтобы не было таких задержек, в протоколе предусмотрели кумулятивное и выборочное подтверждение:

• В кумулятивном получатель подтверждает приём последнего пакета и всех предыдущих.
• В выборочном — подтверждает диапазон пакетов, которые он получил. Если какого-то пакета нет в подтверждении, отправитель посылает его заново. Это одна из оптимизаций работы протокола, и в TCP таких оптимизаций много — благодаря им у нас шустрый интернет с быстрыми подтверждениями.

По умолчанию используется кумулятивное подтверждение, например, каждых 100 пакетов:

Пример кумулятивного подтверждения отправки 100 пакетов

И что с того?

Связка протоколов TCP/IP делает так, чтобы мы могли отправить данные куда-то в интернет и они точно дошли. Всё это происходит быстро, незаметно для нас, где-то в глубинах наших компьютеров и телефонов. 

При этом связка TCP/IP — не единственная, которая бывает. Например, есть ещё UDP/IP, которая чаще используется в онлайн-играх и видеосозвонах — там нет подтверждения получения пакетов, просто данные льются без конца. 

Если вы не инженер или не разработчик сетевых систем, вам не нужно в этом разбираться — вы просто пользуетесь этим каждый день. Но зато теперь вы знаете, как это работает. 

Текст:

Михаил Полянин

Редактор:

Максим Ильяхов

Художник:

Алексей Сухов

Корректор:

Ирина Михеева

Вёрстка:

Кирилл Климентьев

Соцсети:

Виталий Вебер

TCP IP — уровни, стек протоколов модели и краткая история

TCP IP – сетевая модель, в основе которой лежит стек протоколов, описывающих порядок передачи цифровых данных между устройствами в сети Интернет. Протоколы были разработаны еще в 70-х годах прошлого века для обеспечения обмена информацией между разными сетями. Сетевая модель TCP IP представляет собой набор правил, регламентирующих порядок передачи данных между устройствами: электронная почта, мультимедийные файлы, удаленный доступ к рабочей станции.

Сетевая модель TCP IP содержит стандартизированные соглашения о маршрутизации и взаимодействии по сети, которые позволяют обеспечить бесперебойное общение между хостами. Главным преимуществом сетевой модели считается кроссплатформенность и аппаратная независимость: стек протоколов может использоваться на компьютерах любой конфигурации и на разных операционных системах.

Сетевая модель была разработана группой специалистов под руководством Винтона Серфа и Боба Кана в 1972 году. Предпосылками для создания модели были требования Министерства обороны, чтобы сеть продолжала работать при любых условиях, независимо от внешних факторов. Первая демонстрация работы включала предоставление пакета данных через три различных сети общей, проделав путь длиной более чем 150 000 км без потери данных. Сетевая модель TCP IP имеет некую схожесть с моделью OSI, но прикладной уровень объединяет в себе три уровня.

TCP IP – уровни сетевой модели

иерархия уровней TCP lP

Протоколы TCP (Transmission Control Protocol) и lP ( Internet Protocol) были разработаны Министерством обороны США, в стек входят несколько протоколов, используемых для определенных задач, например, отправка электронной почты через SMTP. TCP IP является официальным стандартом для глобальной сети Интернет, он основан на сетевой модели OSI и имеет четыре уровня, каждый из которых выполняет собственные функции.

Уровневая архитектура TCP IP описана в документе RFC 1122, но в некоторых других источниках присутствует пять уровней, так как физический выделен отдельно.

Канальный уровень сетевой модели TPC IP

На аппаратном уровне (Link Layer) определены правила взаимодействия сетевого оборудования между собой. Для передачи той или иной информации между хостами она должна быть поделена на пакеты и передана по нужному каналу связи.

На канальном уровне сетевой модели TCP IP определены физические свойства среды обмена информацией:

• максимальное расстояние, на которое передаются пакеты;
• частота сигнала;
• время задержки ответа.

Наиболее часто на канальном уровне используется протокол Ethernet.

Межсетевой уровень

Мировая паутина состоит из множества локальных подсетей, которые объединяются между собой посредством протокола TCP IP. Для организации взаимодействия между ними и корректного предоставления информации необходимо обеспечить возможность соединяться с другими локальными сетями. В основе такой маршрутизации лежит обращение к IP с использованием маски подсети. Если передать данные нужно в пределах одной локальной сети, пакеты отправляются напрямую по IP, в этом случае использование маски не требуется.

Назначение маски подсети – помочь маршрутизатору определить, какому хосту и как передавать данные. Пакет данных может путешествовать через несколько маршрутизаторов, пока не достигнет получателя. IP может быть представлен в двух форматах: v4 и v6, которые не совместимы между собой.

v4 имеет формат из четырех блоков чисел от 0 до 255, которые разделяются точками. До 1998 года использовался только этот формат, но с ростом количества устройств в Интернете возникла необходимость большего количества уникальных адресов. v6 использует 128-битные адреса, состоящие из восьми блоков, разделяемых двоеточием, при записи адреса допускаются сокращения по определенным правилам.

Протокол lP предназначен для идентификации адресата, но он не гарантирует целостность данных. lP инкапсулирует в себе другие протоколы такие как ICMP (межсетевой протокол управляющих сообщений) и IGMP (межсетевой протокол группового управления). Первый служит для передачи сообщений об ошибках при попытке связи между разными хостами. Второй объединяет сетевые устройства в группы для передачи информации только тем компьютерам, которые ее запросили, например, в онлайн-играх или воспроизведении потокового видео.

Транспортный уровень

Transport Layer берет на себя функцию контроля доставки пакетов. На этом уровне работают протоколы TCP и UDP. Первый устанавливает соединение между двумя хостами и гарантирует предоставление информации в полном объеме. Если во время передачи часть информации была утеряна, протокол запрашивает ее повторно, таким образом у адресата есть полный пакет данных, собранный в нужном порядке.

Протокол UDP не устанавливает соединение между хостами, а передает автономные датаграммы. В процессе передачи часть из них может быть утеряна, проверка целостности информации не производится. UDP используется в случаях, когда требуется снизить нагрузку на сеть, а потеря какой-то доли информации не является критичной для адресата, например, при воспроизведении потокового видео.

Прикладной уровень

Applicatopn Layer объединяет три уровня сетевой модели OSI: сеансовый, уровень представления и прикладной. На прикладном уровне происходит поддержание сеанса связи между хостами, преобразование передаваемых данных, работа с конечным пользователем и сетью. Здесь же используются стандарты API интерфейса, которые передают команды для выполнения определенных задач.

На прикладном уровне используются производные протоколы, предназначенные для выполнения тех или иных действий. HTTPS открывает сайты в Интернете, электронная почта отправляется с использованием протокола SMTP, для динамического назначения адресов в сети применяется набор правил, определенных протоколом DHCP.

Понятия порта и сокета, их назначение и сфера применения

На прикладном уровне приложения общаются между собой также при помощи транспортного уровня, поэтому для идентификации, какому адресату необходимо отправить данные, требуется точно указать не только адрес хоста, но и к какому приложению обратиться.

Совокупность ip и порта называют сокетом. Первый критерий уникален для каждой рабочей станции, а второй является фиксированным для каждого запущенного приложения. При обращении к определенному веб-ресурсу происходит обращение к DNS-серверу, который слушает 53 порт на рабочей станции и преобразует буквенное значение, введенное в строку поиска, в обычный IP.

P.S. В статье про OSI мы писали о ее противостоянии с TCP lP
Ниже представлено несколько ключевых цитат

Хотя правительства по всему миру рекомендовали соблюдать стандарты OSI, на практике телекомы предпочитали быстро соединять разнородные гетерогенные системы по протоколам TCP/IP, не соблюдая порядок и иерархию OSI.

Инженеры признавали, что у OSI архитектурно более проработанная модель, она гораздо более полная, более тщательная. Но на практике проще взять простой в реализации TCP/IP. Впрочем, OSI никто не отменял, и в неё вполне вписывается даже стек TCP/IP.

Сетевые технологии (17). Набор протоколов TCP/IP.

Что такое TCP/IP?

TCP/IP расшифровывается как Transmission Control Protocol / Internet Protocol и представляет собой набор протоколов связи, используемых для соединения сетевых устройств в Интернете. TCP/IP также используется в качестве протокола связи в частной компьютерной сети (интранете или экстранете).

Весь набор (stack) протоколов TCP/IP — это не только два основных протокола: TCP и IP, но и другие, добавленные позже. Сначала, в ходе разработки по заказу Министерства обороны США, это были действительно только два протокола, но потом, в ходе приспсобления TCP/IP для мультимедийных услуг, к ним добавились и другие. Называлось все это по прежнему TCP/IP. Набор протоколов TCP/IP тауже выролняет роль абстракции между интернет-приложениями и аппаратной инфраструктурой маршрутизации и коммутации.

TCP/IP определяет, как данные передаются через сеть Интернет, обеспечивая сквозную связь (end-to-end communication), а также он определяет, как данные должны быть разбиты на пакеты, адресованы, переданы, маршрутизированы и получены в пункте назначения. TCP/IP работает автономно, хотя требует небольшого централизованного административного управления и предназначен для обеспечения надёжности сетей с возможностью автоматического восстановления после сбоя любого устройства в сети, или выхода из строя любой части сети.

Функции протоколов IP и TCP

Протокол TCP определяет, как приложения могут создавать каналы связи (links) в сети. Он также управляет тем, как сообщение разбивается на небольшие пакеты, прежде чем они будут переданы через Интернет и повторно собраны в правильном порядке по адресу назначения.

Протокол IP определяет, как адресовать и маршрутизировать каждый пакет, чтобы убедиться, что он достиг нужного места назначения. Каждый сетевой элемент (маршрутизатор, коммутатор и пр.) проверяет адрес полученного IP-пакета, чтобы определить, куда дальше пересылать сообщение (полезную нагрузку) содержащуюся в нём.

Маска подсети (subnet mask) сообщает компьютеру или другому сетевому устройству, какая часть IP-адреса используется для представления сети, а какая — для представления хостов или других устройста в сети.

Трансляция сетевых адресов NAT (Network Address Translation) помогает повысить безопасность и уменьшить количество внешних IP-адресов, необходимых организации.

Общие протоколы TCP/IP включают следующие:

• Протокол передачи гипертекста (HTTP) управляет обменом данными между веб-сервером и веб-браузером.
• Его разновидность HTTP Secure (https) обеспечивает безопасную связь между веб-сервером и веб-браузером.
• Протокол передачи файлов FTP (File Transfer Protocol) обрабатывает передачу файлов между компьютерами.

Как работает TCP / IP?
TCP / IP использует модель взаимодействия «клиент-сервер», в которой пользователю или компьютеру клиента предоставляется некая услуга, например, отправка веб-страницы, компьютером сервера в сети.

Набор протоколов TCP/IP относиься к классу не имеющих состояния (stateless), что означает, что каждый клиентский запрос считается новым, поскольку он не связан с предыдущими запросами. Отсутствие состояния позволяет любые сетевые пути, чтобы их можно было использовать постоянно и для других запросов.

Однако транспортный уровень сети работает с сохранением состояния (stateful). Он передаёт сообщение и установленное им соединение не разрывается, пока все пакеты в сообщении не будут получены и собраны в нужном порядке месте назначения.

Модель TCP/IP немного отличается от семиуровневой сетевой модели взаимодействия открытых систем (OSI), разработанной позже. Эталонная модель OSI определяет, как приложения могут взаимодействовать по сети.

Почему так важен TCP/IP?
TCP/IP не является чей-то интеллектуальной собственностью и, как следствие, не контролируется какой-либо отдельной компанией или организацией. Таким образом, структура пакета IP может быть легко изменена. TCP/IP совместим со всеми операционными системами (ОС), поэтому может взаимодействовать с любой из них, также взаимодействие разных ОС разных компьютеров между собой. Пакеты IP также совместимы со всеми типами компьютерного оборудования и сетей.

TCP/IP обладает высокой масштабируемостью и, как протокол с маршрутизацией, может определять наиболее эффективный путь передачи пакета в сети. Он широко используется в современной архитектуре Интернета.

4-х уровневая модель TCP / IP

Функциональность TCP / IP разделена на четыре уровня, каждый из которых включает определённые протоколы:

• Уровень приложений предоставляет приложениям стандартизированный обмен данными. Его протоколы включают HTTP, FTP, POP3 (Post Office Protocol 3), SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) и SNMP (Simple Network Management Protocol). На уровне приложения полезная нагрузка пакета (payload) — это фактические данные приложения.
• Транспортный уровень отвечает за поддержание сквозной передачи данных в сети. TCP управляет обменом данными между хостами и обеспечивает управление потоком, мультиплексирование и надёжность. Транспортные протоколы включают TCP и протокол пользовательских дейтаграмм UDP (User Datagramm Protocol), который иногда используется вместо TCP для определённых целей.
• Сетевой уровень, также называемый интернет-уровнем, работает с пакетами и соединяет независимые сети для транспортировки пакетов через границы сети. Протоколы сетевого уровня — это IP и ICMP (Internet Control Message Protocol), который используется для сообщений об ошибках.
• Физический уровень, также известный как уровень сетевого интерфейса или уровень канала данных, состоит из протоколов, которые работают только на канале — сетевом компоненте, который соединяет узлы или хосты в сети. Протоколы этого нижнего уровня включают Ethernet для локальных сетей и протокол разрешения адресов ARP (Address Resolution Protocol).

Использование TCP/IP

TCP/IP может использоваться для обеспечения удалённого входа в систему по сети для интерактивной передачи файлов для доставки электронной почты, для доставки веб-страниц по сети и для удалённого доступа к файловой системе хоста сервера. В самом широком смысле, он используется как форма представления информации, которая изменяется, когда она перемещается по сети от конкретного физического уровня к абстрактному прикладному уровню. В нем подробно описаны основные протоколы или методы связи на каждом уровне по мере прохождения информации.

Плюсы и минусы TCP/IP

Преимущества использования модели TCP / IP включают следующее:

• помогает установить связь между разными типами компьютеров;
• работает независимо от ОС;
• поддерживает множество протоколов маршрутизации;
• использует архитектуру клиент-сервер, которая отличается высокой масштабируемостью;
• может работать автономно;
• поддерживает несколько протоколов маршрутизации; а также
• TCP/IP не создаёт ненужной нагрузки на сеть или компьютер.

К недостаткам TCP / IP можно отнести следующее:

• сложен в настройке и управлении;
• транспортный уровень не гарантирует доставку пакетов;
• заменить протоколы в архитектуре TCP/IP непросто;
• не разделяет чётко концепции сервисов, интерфейсов и протоколов, поэтому не подходит для описания новых технологий в новых сетях; а также
• уязвим для атаки типа «отказ в обслуживании» DOS (Denial Of Service), в которой злоумышленник использует TCP/IP.

Чем отличаются TCP/IP и IP?

IP — это низкоуровневый интернет-протокол, который упрощает передачу данных через сеть Интернет. Его цель — доставлять пакеты данных, которые состоят из заголовка, который содержит информацию о маршрутизации, такую ​​как источник и место назначения данных, а также саму полезную нагрузку данных.

IP ограничен объёмом данных, которые он может отправить. Максимальный размер одного IP-пакета данных, который содержит как заголовок, так и данные, составляет от 21 до 65535 байтов. Это означает, что более длинные строки данных должны быть разбиты на несколько пакетов данных, которые должны быть отправлены независимо, а затем реорганизованы в правильный порядок после отправки.

Поскольку IP является только протоколом отправки и получения данных, он не проверяет действительно ли были получены отправленные пакеты данных.

В отличие от IP, TCP/IP — это протокол связи более высокого уровня, который может делать больше. TCP/IP по-прежнему использует IP как средство передачи пакетов данных, но он также соединяет компьютеры, приложения, веб-страницы и веб-серверы. TCP целостным образом понимает все потоки данных, которые требуются этим ресурсам для работы, и гарантирует, что весь необходимый объем данных будет гарантированно отправлен. Для этого TCP выполняет проверки, гарантирующие доставку данных.

TCP также может контролировать размер и скорость потока данных. Это гарантирует, что сети свободны от любых перегрузок, которые могут заблокировать получение данных.

Примером может служить приложение, которое хочет отправить большой объем данных через Интернет. Если бы приложение использовало только IP, данные пришлось бы разбить на несколько IP-пакетов. Для этого потребуется несколько запросов на отправку и получение данных, поскольку IP-запросы выдаются для каждого пакета.

От TCP требуется только один запрос для отправки всего потока данных. В отличие от IP, TCP может обнаруживать проблемы, возникающие в IP, и запрашивать повторную передачу любых пакетов данных, которые были потеряны. TCP также может реорганизовать пакеты, чтобы они передавались в правильном порядке — и это может минимизировать перегрузку сети. TCP/IP упрощает передачу данных через Интернет.

Различия и сходства моделей TCP/IP и OSI

TCP/IP и OSI — наиболее широко используемые архитектуры (стеки) протоколов связи. Основное отличие состоит в том, что OSI — это концептуальная модель, которая практически не используется на практике. Скорее, он определяет, как приложения могут взаимодействовать по сети. TCP/IP, с другой стороны, широко используется для установления ссылок и сетевого взаимодействия.

Протоколы TCP/IP определяют стандарты, на основе которых был создан Интернет, в то время как модель OSI даёт рекомендации относительно того, как должна осуществляться связь. Следовательно, TCP/IP — более практичная модель.

TCP/IP и OSI — наиболее широко используемые архитектуры (стеки) протоколов связи

Модели TCP/IP и OSI имеют сходства и различия. Основное сходство заключается в том, как они построены, поскольку оба используют уровни. TCP/IP состоит всего из четырёх уровней, а модель OSI состоит из следующих семи уровней:

• Уровень 7, прикладной уровень, позволяет пользователю — программному обеспечению или человеку — взаимодействовать с приложением или сетью, когда пользователь хочет читать сообщения, передавать файлы или участвовать в других действиях, связанных с сетью.
• Уровень 6, уровень представления, переводит или форматирует данные для уровня приложения на основе семантики или синтаксиса, которые принимает приложение.
• Уровень 5, уровень сеанса, настраивает, координирует и завершает разговоры между приложениями.
• Уровень 4, транспортный уровень, обрабатывает передачу данных по сети и предоставляет механизмы проверки ошибок и управления потоками данных.
• Уровень 3, сетевой уровень, перемещает данные в другие сети и через них.
• Уровень 2, уровень канала данных, обрабатывает проблемы, возникающие в результате ошибок передачи битов.
• Уровень 1, физический уровень, передаёт данные с помощью электрических, механических или процедурных интерфейсов.
• Верхним уровнем как модели TCP/IP, так и модели OSI является прикладной уровень. Хотя этот уровень выполняет одни и те же задачи в каждой модели, эти задачи могут различаться в зависимости от данных, которые каждая получает.

Функции, выполняемые в каждой модели, также похожи, поскольку каждая из них использует для работы сетевой и транспортный уровни. Каждая из моделей TCP / IP и OSI в основном используется для передачи пакетов данных. Хотя они будут делать это разными способами и разными путями, они все равно доберутся до места назначения.

Сходства между моделью TC/IP и моделью OSI включают следующее:

• Обе они являются логическими моделями.
• Они определяют сетевые стандарты.
• Они разделяют процесс сетевой коммуникации на слои.
• Они обеспечивают основу для создания и внедрения сетевых стандартов и устройств.
• Они позволяют одному производителю создавать устройства и сетевые компоненты, которые могут сосуществовать и работать с устройствами и компонентами других производителей.

Различия между моделью TCP/IP и моделью OSI заключаются в следующем:

• TCP/IP использует только один уровень (приложение) для определения функций верхних уровней, тогда как OSI использует три уровня (приложение, представление и сеанс).
• TCP/IP использует один уровень (физический) для определения функций нижних уровней, тогда как OSI использует два уровня (физический и канал передачи данных).
• Размер заголовка TCP / IP составляет 20 байтов, а заголовок OSI — 5 байтов.
• TCP/IP — это протокол, ориентированный на стандарт, тогда как OSI — это общая модель, основанная на функциях каждого уровня.
• TCP/IP следует горизонтальному подходу, тогда как OSI придерживается вертикального подхода.
• В TCP/IP сначала были разработаны протоколы, а затем была разработана модель. В OSI сначала была разработана модель, а затем протоколы на каждом уровне.
• TCP/IP помогает установить соединение между различными типами компьютеров, тогда как OSI помогает стандартизировать маршрутизаторы, коммутаторы, материнские платы и другое оборудование.

История TCP/IP и связанные с этим особенности

Агентство перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency), исследовательское подразделение Министерства обороны США, создало модель TCP/IP в 1970-х годах для использования в ARPANET, глобальной сети, которая предшествовала Интернету.

Такое, военное предназначение протокола TCP/IP заложило основы как его преимуществ, так и его недостатков.

О преимуществах его написано достаточно много и здесь мы не будем повторяться. Гораздо меньше написано о его недостатках, которые предопределили возникновение многих проблем в дальнейшем.

Дело в том, что основным пунктом техзадания, которое Минобороны США выдало DARPA, был такой, что сеть на базе этого протокола должна продолжать работать вне зависимости от того, какая часть сети внезапно окажется повреждённой или вышедшей из строя, например, в результате боевых действий.

Это предопределило, во первых, разбивку информации на пакеты и передачу их в виде пакетов.

Во-вторых, каждый узел сети (маршрутизатор и коммутатор) самостоятельно определяет (во всяком случае, оперативно, а не административно), на какой соседний узел отправить тот или иной пакет, в зависимости от его адреса назначения, а также с учётом окружающей обстановки. Например, если соседний узел, на который коммутатор хочет отправить пакет, оказывается неработоспособным, то коммутатор ищет другой соседний работоспособный узел и отправляет пакет туда.

Это обеспечивает хорошую устойчивость работы сети, но сильно затрудняет её использование для таких применений, голосовая связь, потоковое видео, видеосвязь и пр., которые требуют минимальной задержки передачи пакетов и высокой скорости их передачи.

В TCP/IP качество услуг, которое, в основном, определяется указанными двумя факторами, принесено в жертву надёжности доставки пакетов. Что, собственно, и требуется для военных применений.

Добавим, что TCP/IP изначально был разработан для ОС Unix и был встроен во все последующие ОС.

Модель TCP / IP и связанные с ней протоколы в настоящее время поддерживаются Инженерной группой Интернета IETF (Internet Engineering Task Force).

Понравилось это:

Нравится Загрузка…

Запись опубликована в рубрике Ликбез, Сетевые технологии с метками DARPA, EITF, HTTP, IP, NAT, TCP. Добавьте в закладки постоянную ссылку.

Что такое слои и протокол? Стек TCP/IP

Что такое модель TCP/IP?

Модель TCP/IP поможет вам определить, как конкретный компьютер должен быть подключен к Интернету и как данные должны передаваться между ними.

Это поможет вам создать виртуальную сеть, когда несколько компьютерных сетей соединены вместе. Целью модели TCP/IP является обеспечение связи на больших расстояниях.

TCP/IP означает протокол управления передачей/протокол Интернета. Стек TCP/IP специально разработан как модель, обеспечивающая высоконадежный сквозной поток байтов через ненадежную межсетевую сеть.

В этом руководстве по TCP/IP вы узнаете:

• Характеристики TCP
• Модель четырех уровней TCP/IP
• Прикладной уровень
• Транспортный уровень
• Интернет-уровень
• Уровень сетевого интерфейса
• Различия между моделями OSI и TCP/IP
• Наиболее распространенные протоколы TCP/IP
• Преимущества модели TCP/IP
• Недостатки модели TCP/IP

Характеристики TCP

Основные характеристики протокола TCP IP:

• Поддержка гибкой архитектуры TCP/IP
• Добавить дополнительную систему в сеть очень просто.
• В наборе протоколов TCP/IP сеть остается неповрежденной до тех пор, пока исходная и целевая машины не будут работать должным образом.
• TCP — это протокол, ориентированный на соединение.
• TCP обеспечивает надежность и гарантирует, что данные, поступающие не по порядку, должны быть возвращены в порядок.
• TCP позволяет реализовать управление потоком, поэтому отправитель никогда не перегружает получателя данными.

Четыре уровня модели TCP/IP

В этом руководстве по TCP/IP мы объясним различные уровни и их функции в модели TCP/IP:

Концептуальные уровни TCP/IP

Функциональность модели TCP/IP разделена на четыре уровня, каждый из которых включает определенные протоколы.

TCP/IP представляет собой многоуровневую систему серверной архитектуры, в которой каждый уровень определяется в соответствии с конкретной выполняемой функцией. Все эти четыре уровня TCP/IP работают совместно для передачи данных с одного уровня на другой.

• Прикладной уровень
• Транспортный уровень
• Интернет-уровень
• Сетевой интерфейс

Модель четырех уровней TCP/IP

Прикладной уровень

Прикладной уровень взаимодействует с прикладной программой, которая является высшим уровнем модели OSI. Прикладной уровень — это уровень OSI, ближайший к конечному пользователю. Это означает, что прикладной уровень OSI позволяет пользователям взаимодействовать с другим программным приложением.

Прикладной уровень взаимодействует с программными приложениями для реализации коммуникационного компонента. Интерпретация данных прикладной программой всегда выходит за рамки модели OSI.

Примером прикладного уровня является приложение, такое как передача файлов, электронная почта, удаленный вход в систему и т. д.

Функции прикладного уровня: синхронизация общения.

Позволяет пользователям входить на удаленный хост

Этот уровень предоставляет различные службы электронной почты

Это приложение предлагает источники распределенных баз данных и доступ к глобальной информации о различных объектах и ​​службах.

Транспортный уровень

Транспортный уровень строится на сетевом уровне для обеспечения передачи данных от процесса на компьютере исходной системы к процессу в системе назначения. Он размещается с использованием одной или нескольких сетей, а также поддерживает функции качества обслуживания.

Определяет, сколько данных должно быть отправлено, куда и с какой скоростью. Этот уровень основан на сообщении, полученном от прикладного уровня. Это помогает гарантировать, что блоки данных доставляются без ошибок и в определенной последовательности.

Транспортный уровень помогает контролировать надежность канала посредством управления потоком, контроля ошибок и сегментации или десегментации.

Транспортный уровень также предлагает подтверждение успешной передачи данных и отправляет следующие данные в случае отсутствия ошибок. TCP — самый известный пример транспортного уровня.

Важные функции транспортных уровней:

• Он делит сообщение, полученное от сеансового уровня, на сегменты и нумерует их для создания последовательности.
• Транспортный уровень обеспечивает доставку сообщения правильному процессу на целевом компьютере.
• Это также гарантирует, что все сообщение будет доставлено без ошибок, иначе оно должно быть передано повторно.

Интернет-уровень

Интернет-уровень — это второй уровень уровней TCP/IP модели TCP/IP. Он также известен как сетевой уровень. Основная работа этого уровня заключается в отправке пакетов из любой сети, и любой компьютер все равно достигает пункта назначения независимо от маршрута, по которому они идут.

Интернет-уровень предлагает функциональный и процедурный метод для передачи последовательностей данных переменной длины от одного узла к другому с помощью различных сетей.

Доставка сообщений на сетевом уровне не дает никаких гарантированно надежных протоколов сетевого уровня.

Протоколы управления уровнями, принадлежащие сетевому уровню:

1. Протоколы маршрутизации
2. Управление многоадресной группой
3. Назначение адреса сетевого уровня.

Уровень сетевого интерфейса

Уровень сетевого интерфейса — это уровень четырехуровневой модели TCP/IP. Этот уровень также называется уровнем доступа к сети. Это поможет вам определить детали того, как данные должны быть отправлены с использованием сети.

Он также включает в себя то, как биты должны оптически сигнализироваться аппаратными устройствами, которые напрямую взаимодействуют с сетевой средой, такими как коаксиальные, оптические, коаксиальные, оптоволоконные кабели или кабели с витой парой.

Сетевой уровень представляет собой комбинацию линии передачи данных и определяется в статье эталонной модели OSI. Этот уровень определяет, как данные должны физически передаваться по сети. Этот уровень отвечает за передачу данных между двумя устройствами в одной сети.

Различия между моделями OSI и TCP/IP

Разница между моделями OSI и TCP/IP

Вот некоторые важные различия между моделями OSI и TCP/IP:

Модель OSI	Модель TCP/IP
Разработан ISO (Международная организация по стандартизации)	Он разработан ARPANET (сеть агентств перспективных исследовательских проектов).
Модель OSI обеспечивает четкое различие между интерфейсами, службами и протоколами.	TCP/IP не имеет четких различий между службами, интерфейсами и протоколами.
OSI означает взаимодействие открытых систем.	TCP относится к протоколу управления передачей.
OSI использует сетевой уровень для определения стандартов и протоколов маршрутизации.	TCP/IP использует только Интернет-уровень.
OSI использует вертикальный подход.	TCP/IP придерживается горизонтального подхода.
Модель OSI использует два отдельных уровня: физический и канал передачи данных, чтобы определить функциональность нижних уровней.	TCP/IP использует только один уровень (канал).
Уровни OSI имеют семь уровней.	TCP/IP имеет четыре уровня.
Модель OSI, транспортный уровень ориентирован только на соединение.	Уровень модели TCP/IP ориентирован как на установление соединения, так и на отсутствие соединения.
В модели OSI уровень канала передачи данных и физический уровень являются отдельными уровнями.	В протоколе TCP физический канал и канал передачи данных объединены в единый уровень «хост-сеть».
Уровни сеанса и представления не являются частью модели TCP.	В модели TCP нет уровня сеанса и уровня представления.
Определяется после появления Интернета.	Определялся до появления интернета.
Минимальный размер заголовка OSI — 5 байт.	Минимальный размер заголовка — 20 байт.

Наиболее распространенные протоколы TCP/IP

Некоторые широко используемые наиболее распространенные протоколы TCP/IP: принимающая сторона.

IP:

Адрес Интернет-протокола, также известный как IP-адрес, представляет собой числовую метку. Он назначается каждому устройству, подключенному к компьютерной сети, которая использует IP-адрес для связи. Его функция маршрутизации обеспечивает межсетевое взаимодействие и, по сути, устанавливает Интернет. Комбинация IP с TCP позволяет установить виртуальное соединение между пунктом назначения и источником.

HTTP:

Протокол передачи гипертекста является основой Всемирной паутины. Он используется для передачи веб-страниц и других подобных ресурсов с HTTP-сервера или веб-сервера на веб-клиент или HTTP-клиент. Всякий раз, когда вы используете веб-браузер, такой как Google Chrome или Firefox, вы используете веб-клиент. Это помогает HTTP передавать веб-страницы, которые вы запрашиваете с удаленных серверов.

SMTP:

SMTP означает простой протокол передачи почты. Этот протокол поддерживает электронную почту и известен как простой протокол передачи почты. Этот протокол помогает вам отправлять данные на другой адрес электронной почты.

SNMP:

SNMP означает простой протокол управления сетью. Это структура, которая используется для управления устройствами в Интернете с использованием протокола TCP/IP.

DNS:

DNS означает систему доменных имен. IP-адрес, который используется для уникальной идентификации подключения хоста к Интернету. Однако пользователи предпочитают использовать имена вместо адресов для этого DNS.

TELNET:

TELNET расшифровывается как терминальная сеть. Он устанавливает соединение между локальным и удаленным компьютером. Он установил соединение таким образом, что вы можете имитировать вашу локальную систему в удаленной системе.

FTP:

FTP означает протокол передачи файлов. Это наиболее часто используемый стандартный протокол для передачи файлов с одной машины на другую.

Преимущества модели TCP/IP

Вот плюсы/преимущества использования модели TCP/IP:

• Помогает установить/установить соединение между компьютерами разных типов.
• Работает независимо от операционной системы.
• Поддерживает множество протоколов маршрутизации.
• Обеспечивает межсетевое взаимодействие между организациями.
Модель
• TCP/IP имеет хорошо масштабируемую архитектуру клиент-сервер.
• Может работать независимо.
• Поддерживает ряд протоколов маршрутизации.
• Может использоваться для установления соединения между двумя компьютерами.

Недостатки модели TCP/IP

Вот несколько недостатков модели TCP/IP:

• TCP/IP — сложная модель для настройки и управления.
• Неглубокие/накладные расходы TCP/IP выше, чем у IPX (межсетевой пакетный обмен).
• В этой модели транспортный уровень не гарантирует доставку пакетов.
• Заменить протокол в TCP/IP непросто.
• Нет четкого разделения со своими службами, интерфейсами и протоколами.

Сводка:

• Полная форма модели TCP/IP, объясняемая как протокол управления передачей/протокол Интернета.
• TCP поддерживает гибкую архитектуру
• Прикладной уровень взаимодействует с прикладной программой, которая является высшим уровнем модели OSI.
• Интернет-уровень — это второй уровень модели TCP/IP. Он также известен как сетевой уровень.
• Транспортный уровень строится на сетевом уровне для обеспечения передачи данных от процесса на компьютере исходной системы к процессу в системе назначения.
• Уровень сетевого интерфейса — это уровень четырехуровневой модели TCP/IP. Этот уровень также называется уровнем доступа к сети.
Модель
• OSI разработана ISO (Международная организация по стандартизации), тогда как модель TCP/IP разработана ARPANET (сеть агентств перспективных исследовательских проектов).
• Адрес Интернет-протокола, также известный как IP-адрес, представляет собой числовую метку.
• HTTP — это основа Всемирной паутины.
• SMTP означает простой протокол передачи почты, который поддерживает электронную почту и известен как простая передача почты
.
• SNMP означает простой протокол управления сетью.
• DNS означает систему доменных имен.
• TELNET расшифровывается как терминальная сеть. Он устанавливает соединение между локальным и удаленным компьютером
• FTP означает протокол передачи файлов. Это наиболее часто используемый стандартный протокол для передачи файлов с одной машины на другую.
• Самым большим преимуществом модели TCP/IP является то, что она помогает вам установить/настроить соединение между различными типами компьютеров.
• TCP/IP — сложная модель для настройки и управления.
• Какие существуют типы уровней TCP/IP?
  Существует четыре типа уровней TCP/IP.
  1. Прикладной уровень
  2. Транспортный уровень
  3. Интернет-уровень
  4. Сетевой интерфейс

Протоколы TCP/IP

Протоколы TCP/IP [ Предыдущая | Далее | Содержание | Глоссарий | Главная | Поиск ]

---

Руководство по управлению системой AIX версии 4.3: связь и сети

---

Темы, обсуждаемые в этом разделе:

• Обзор IP6
• Трассировка пакетов
• Заголовки пакетов сетевого интерфейса
• Интернет-протоколы сетевого уровня
• Интернет-протоколы транспортного уровня
• Интернет-протоколы уровня приложений
• Назначенные номера

Протоколы — это наборы правил для форматов сообщений и процедур, которые позволяют компьютерам и прикладным программам обмениваться информацией. Эти правила должны соблюдаться каждой машиной, участвующей в обмене данными, чтобы принимающий хост мог понять сообщение.

TCP/IP 9Набор протоколов 0362 (см. рисунок) можно понимать с точки зрения уровней (или уровней).

TCP/IP тщательно определяет, как информация передается от отправителя к получателю. Во-первых, прикладные программы отправляют сообщения или потоки данных одному из протоколов транспортного уровня Интернета, либо протоколу пользовательских дейтаграмм (UDP), либо протоколу управления передачей (TCP). Эти протоколы получают данные от приложения, делят их на более мелкие части, называемые пакетами , добавляют адрес назначения, а затем передают пакеты на следующий уровень протокола, уровень сети Интернет.

Сетевой уровень Интернета заключает пакет в дейтаграмму Интернет-протокола (IP), помещает в нее заголовок и концевик дейтаграммы, решает, куда отправить дейтаграмму (либо непосредственно в пункт назначения, либо на шлюз), и передает дейтаграмму дальше уровень сетевого интерфейса.

Уровень сетевого интерфейса принимает дейтаграммы IP и передает их в виде кадров по определенному сетевому оборудованию, такому как сети Ethernet или сети Token-Ring (см. рисунок).

Кадры, полученные хостом, проходят через уровни протокола в обратном порядке. Каждый уровень удаляет соответствующую информацию заголовка, пока данные не вернутся на прикладной уровень (см. рисунок). Кадры принимаются уровнем сетевого интерфейса (в данном случае адаптером Ethernet). Уровень сетевого интерфейса удаляет заголовок Ethernet и отправляет дейтаграмму на сетевой уровень. На сетевом уровне интернет-протокол удаляет заголовок IP и отправляет пакет на транспортный уровень. На транспортном уровне протокол управления передачей (в данном случае) удаляет заголовок TCP и отправляет данные на прикладной уровень.

Поскольку хосты в сети одновременно отправляют и получают информацию, рисунок «Передача и прием данных хоста» более точно представляет хост во время его связи.

Обзор Интернет-протокола (IP) версии 6

Интернет-протокол (IP) версии 6 (IPv6 или IP ng ) представляет собой следующее поколение интернет-протокола и был разработан как эволюционный шаг по сравнению с IP версии 4 (IPv4). Хотя IPv4 позволил развить глобальный Интернет, он не способен продвинуться дальше в будущее из-за двух фундаментальных факторов: ограниченного адресного пространства и сложности маршрутизации. 32-разрядные адреса IPv4 не обеспечивают достаточной гибкости для глобальной маршрутизации в Интернете. Развертывание бесклассовой междоменной маршрутизации (CIDR) продлило срок службы маршрутизации IPv4 на несколько лет, но усилия по управлению маршрутизацией, тем не менее, продолжают расти. Даже если маршрутизацию IPv4 удастся увеличить, в Интернете в конечном итоге закончатся сетевые номера.

Инженерная рабочая группа Интернета (IETF) признала, что IPv4 не сможет поддерживать феноменальный рост Интернета, поэтому была сформирована рабочая группа IETF IP ng . Из сделанных предложений был выбран Simple Internet Protocol Plus (SIPP) как эволюционный шаг в развитии IP. Он был переименован в IP ng , а в декабре 1995 года был завершен RFC1883.

IPv6 расширяет максимальное количество интернет-адресов для обслуживания постоянно растущего числа пользователей Интернета. Как эволюционное изменение IPv4, IPv6 имеет то преимущество, что позволяет новому и старому сосуществовать в одной сети. Такое сосуществование обеспечивает упорядоченный переход с IPv4 (32-битная адресация) на IPv6 (128-битная адресация) в действующей сети.

Этот обзор предназначен для того, чтобы дать читателю общее представление о протоколе IP ng . Для получения подробной информации см. RFC 1883, 1884, 1885, 1886, 1970, 1971 и 2133.

Расширенная маршрутизация и адресация

IPv6 увеличивает размер IP-адреса с 32 до 128 бит, тем самым поддерживая больше уровней иерархии адресации, гораздо большее количество адресуемых узлов и упрощая автоматическую настройку адресов.

В IPv6 существует три типа адресов:

одноадресная передача	Пакет, отправленный на одноадресный адрес, доставляется на интерфейс, указанный этим адресом. Адрес индивидуальной рассылки имеет определенную область действия: локальная ссылка, локальная сеть, глобальная. Также есть два специальных адреса индивидуальной рассылки: ::/128 (адрес не указан) ::1/128 (петлевой адрес) В IPv6 это только один адрес, а не вся сеть.
многоадресная рассылка	: Пакет, отправленный на многоадресный адрес, доставляется на все интерфейсы, идентифицированные этим адресом. Групповой адрес идентифицируется префиксом ff::/8. Как и в случае одноадресных адресов, многоадресные адреса имеют аналогичную область действия: локальный узел, локальный канал, локальный сайт и локальный адрес организации.
любая передача	Anycast-адрес — это адрес, у которого есть один отправитель, несколько прослушивателей и только один ответчик (обычно «ближайший» в соответствии с мерой расстояния протоколов маршрутизации). Примером может быть несколько веб-серверов, прослушивающих произвольный адрес. Когда запрос отправляется на произвольный адрес, отвечает только один. Адрес произвольной рассылки неотличим от адреса индивидуальной рассылки. Адрес индивидуальной рассылки становится адресом произвольной рассылки, если с этим адресом настроено более одного интерфейса.

Примечание: В IPv6 нет широковещательных адресов. Их функция была заменена групповым адресом.

Автоматическая конфигурация

Основными доступными механизмами, которые позволяют узлу загрузиться и начать обмен данными с другими узлами по сети IPv4, являются жесткое кодирование, BOOTP и DHCP. Они работают довольно хорошо, но у каждого есть свои трудности: жесткое кодирование делает перенумерацию чрезмерно сложной; BOOTP и DHCP требуют, чтобы хост выполнял широковещательную рассылку и зависел от удаленного сервера.

IPv6 вводит концепцию области действия для IP-адресов, один из которых является локальным для канала. Это позволяет хосту создать допустимый адрес из предопределенного префикса локальной связи и его локального идентификатора, который обычно представляет собой адрес управления доступом к среде (MAC) интерфейса, который необходимо настроить. Используя этот адрес, узел может осуществлять многоадресную рассылку на сервер, а не широковещательную рассылку, а для полностью изолированной подсети может не потребоваться никакая другая настройка адреса.

Значимые адреса

В IPv4 единственными общепризнанными значениями адресов являются широковещательные (обычно все 1 или все 0) и классы (например, класс D является многоадресным). С помощью IPv6 префикс можно быстро проверить, чтобы определить область (например, локальная ссылка), многоадресную и одноадресную рассылку, а также механизм назначения (на основе провайдера, на основе географии и т. д.).

Информация о маршрутизации также может быть явно загружена в старшие биты адресов, но это еще не завершено IETF (для адресов на основе провайдера информация о маршрутизации неявно присутствует в адресе).

Обнаружение повторяющихся адресов

Когда интерфейс инициализируется или повторно инициализируется, он использует автоконфигурацию, чтобы предварительно связать локальный адрес канала с этим интерфейсом (адрес еще не назначен этому интерфейсу в традиционном смысле). В этот момент интерфейс присоединяется к группам многоадресной рассылки «все узлы» и «запрошенные узлы» и отправляет этим группам сообщение об обнаружении соседей. Используя многоадресный адрес, узел может определить, был ли ранее назначен этот конкретный локальный адрес, и выбрать альтернативный адрес. Это уменьшает распространенную ошибку в управлении сетью, а именно назначение одного и того же адреса двум разным интерфейсам на одном и том же канале. (По-прежнему возможно создавать повторяющиеся адреса глобальной области действия для узлов, которые не находятся на одной и той же ссылке.)

Обнаружение соседей/автоконфигурация адреса без сохранения состояния

Протокол Neighbor Discovery (ND) для IPv6 используется узлами (хостами и маршрутизаторами) для определения адресов канального уровня для соседей, о которых известно, что они находятся на подключенных каналах, и ведения таблиц маршрутизации для каждого пункта назначения для активных подключений. Хосты также используют обнаружение соседей, чтобы найти соседние маршрутизаторы, которые готовы пересылать пакеты от их имени, и обнаружить измененные адреса канального уровня. Протокол обнаружения соседей (NDP) использует протокол управляющих сообщений Интернета (ICMP) версии 6 с собственными уникальными типами сообщений. В общих чертах протокол обнаружения соседей IPv6 соответствует комбинации протокола разрешения адресов IPv4 (ARP), обнаружения маршрутизатора ICMP (RDISC) и перенаправления ICMP (ICMPv4), но со многими улучшениями по сравнению с этими протоколами IPv4.

IPv6 определяет механизм автоматической настройки адресов как с сохранением состояния, так и без него. Автоконфигурация без сохранения состояния не требует ручной настройки хостов; минимальная, если таковая имеется, настройка роутеров; и никаких дополнительных серверов. Механизм без сохранения состояния позволяет хосту генерировать свои собственные адреса, используя комбинацию локально доступной информации и информации, анонсируемой маршрутизаторами. Маршрутизаторы объявляют префиксы, идентифицирующие подсети, связанные со ссылкой, в то время как хосты генерируют токен интерфейса, который однозначно идентифицирует интерфейс в подсети. Адрес формируется путем их объединения. При отсутствии маршрутизаторов хост может генерировать только локальные адреса канала. Однако локальных адресов канала достаточно для обеспечения связи между узлами, подключенными к одному и тому же каналу.

Упрощение маршрутизации

Для упрощения маршрутизации адреса IPv6 рассматриваются как две части: префикс и идентификатор. Может показаться, что это ничем не отличается от разбивки сетевых адресов IPv4, но у него есть два преимущества:

.

без класса	Нет фиксированного количества битов для префикса или идентификатора, что позволяет уменьшить потери из-за перераспределения
вложенность	Можно использовать произвольное количество делений, рассматривая различное количество битов в качестве префикса.

Корпус 1:

 __________________________________________________________________________________________________________
| |
| 128 бит |
| |
|__________________________________________________________________________________________________________|
| |
| Адрес узла |
| |
|__________________________________________________________________________________________________________|
 

Случай 2:

 __________________________________________________________________________________________________________
| | |
|  n  бит | 128-  n  бит |
| | |
__________________________________________________________________________|______________________________|
| | |
| Префикс подсети | Идентификатор интерфейса |
| | |
|_______________________________________________________________________|____________________________|
 

Случай 3:

 __________________________________________________________________________________________________________
| | | |
|  n  бит | 80-  n  бит | 48 бит |
| | | |
|_________________________________________________________|______________________________|_________________________|
| | | |
| Префикс подписчика | Идентификатор подсети | Идентификатор интерфейса |
| | | |
|_________________________________________________________|______________________________|_________________________|
 

Случай 4:

 __________________________________________________________________________________________________________
| | | | |
|  с  бит |  n  бит |  м  бит | 128-  s-n-m  бит |
| | | | |
|________________________|____________________________|____________________________|_________________________|
| | | | |
| Префикс подписчика | Идентификатор области | Идентификатор подсети | Идентификатор интерфейса |
| | | | |
|________________________|____________________________|____________________________|_________________________|
 

Как правило, IPv4 не может выйти за пределы случая 3, даже с VLSM. (Это такой же артефакт более короткой длины адреса, как и определение префиксов переменной длины, но тем не менее стоит отметить).

Упрощение формата заголовка

IPv6 упрощает заголовок IP, полностью удаляя или перемещая в заголовок расширения некоторые поля из заголовка IPv4, и определяет более гибкий формат дополнительной информации (заголовки расширения). В частности, обратите внимание на отсутствие:

• длина заголовка (длина постоянна)
• идентификация
• флаги
• смещение фрагмента (перемещено в заголовки расширения фрагментации)
Контрольная сумма заголовка
• (протокол верхнего уровня или заголовок расширения безопасности обрабатывает целостность данных)

Заголовок IPv4:

 ________________________________________________________________________________________________________________
| | | | |
| Версия | МГП | Тип услуги | Общая длина |
| | | | |
|___________________|____________________|____________________|_________________________________________|
| | | |
| Идентификация | Флаги | Смещение фрагмента |
| | | |
|_____________________________________________________________|____________________|____________________|
| | | |
| Время жить | Протокол | Контрольная сумма заголовка |
| | | |
|________________________________________|____________________|_________________________________________|
| |
| Исходный адрес |
| |
|______________________________________________________________________________________________________________|
| |
| Адрес назначения |
| |
|______________________________________________________________________________________________________________|
| | |
| Опции | Прокладка |
| | |
|________________________________________________________________________________________________|___________________|
 

Заголовок IPv6:

 ________________________________________________________________________________________________________________
| | | |
| Версия | Прио | Этикетка потока |
| | | |
|___________________|____________________|____________________________________________________________|
| | | |
| Длина полезной нагрузки | Следующий заголовок | Ограничение прыжков |
| | | |
|_____________________________________________________________|____________________|____________________|
| |
| Исходный адрес |
| |
|______________________________________________________________________________________________________________|
| |
| Адрес назначения |
| |
|______________________________________________________________________________________________________________|
 

IP ng включает улучшенный механизм опций по сравнению с IPv4. Параметры IPv6 помещаются в отдельные заголовки расширения, расположенные между заголовком IPv6 и заголовком транспортного уровня в пакете. Большинство заголовков расширений не проверяются и не обрабатываются каким-либо маршрутизатором на пути доставки пакета, пока он не достигнет конечного пункта назначения. Этот механизм способствует значительному улучшению производительности маршрутизатора для пакетов, содержащих опции. В IPv4 наличие каких-либо параметров требует, чтобы маршрутизатор проверил все параметры.

Еще одно улучшение заключается в том, что, в отличие от параметров IPv4, заголовки расширений IPv6 могут иметь произвольную длину, а общее количество параметров, передаваемых в пакете, не ограничено 40 байтами. Эта функция, а также способ ее обработки позволяют использовать параметры IPv6 для функций, которые не были практичными в IPv4, таких как параметры аутентификации IPv6 и инкапсуляции безопасности.

Для повышения производительности при обработке последующих заголовков параметров и последующего транспортного протокола параметры IPv6 всегда представляют собой целое число, кратное восьми октетам, чтобы сохранить это выравнивание для последующих заголовков.

Благодаря использованию заголовков расширений вместо описателей протокола и полей опций можно упростить интеграцию вновь определенных расширений.

Текущие спецификации определяют заголовки расширения следующим образом:

• Пошаговые параметры, которые применяются к каждому узлу (маршрутизатору) на пути
• Заголовок маршрутизации для свободной/строгой исходной маршрутизации (используется нечасто)
• Фрагмент определяет пакет как фрагмент и содержит информацию о фрагменте (маршрутизаторы IPv6 не фрагментируют)
• Аутентификация IP-безопасность
• Шифрование IP-безопасность
• Варианты назначения для узла назначения (игнорируются маршрутизаторами)

Улучшенное качество обслуживания/управление трафиком

Хотя качество обслуживания можно контролировать с помощью протокола управления, такого как RSVP, IPv6 обеспечивает явное определение приоритета для пакетов с помощью поля приоритета в заголовке IP. Узел может установить это значение, чтобы указать относительный приоритет конкретного пакета или набора пакетов, который затем может использоваться узлом, одним или несколькими маршрутизаторами или пунктом назначения для выбора относительно пакета (т. нет).

IPv6 определяет два типа приоритетов: для трафика, контролируемого перегрузкой, и для трафика, не контролируемого перегрузкой. Относительный порядок между этими двумя типами не подразумевается.

Трафик, контролируемый перегрузкой определяется как трафик, который реагирует на перегрузку с помощью своего рода «отсрочки» или другого алгоритма ограничения. Приоритеты для трафика с контролем перегрузки:

0	нехарактерный трафик
1	«заполнитель» трафика (например, netnews)
2	автоматическая передача данных (например, электронная почта)
3	(зарезервировано)
4	сопровождаемая массовая передача (например, FTP)
5	(зарезервировано)
6	интерактивный трафик (например, Telnet)
7	управляющий трафик (например, протоколы маршрутизации)

Трафик без контроля перегрузки определяется как трафик, который реагирует на перегрузку, отбрасывая (или просто не отправляя повторно) пакеты, такие как видео, аудио или другой трафик в реальном времени. Явные уровни не определены в примерах, но порядок аналогичен порядку для трафика с контролем перегрузки:

• Наименьшее значение следует использовать для трафика, который источник наиболее склонен отбрасывать.
• Наибольшее значение следует использовать для трафика, который источник меньше всего желает отбрасывать.

Это управление приоритетом применимо только к трафику с определенного исходного адреса. Управляющий трафик с одного адреса не имеет явного более высокого приоритета, чем сопровождаемая массовая передача с другого адреса.

Маркировка потока

Помимо базовой приоритезации трафика, IPv6 определяет механизм для указания конкретного потока пакетов. В терминах IPv6 поток определяется как «последовательность пакетов, отправленных из определенного источника в конкретное (одноадресное или многоадресное) назначение, для которых источник требует особой обработки промежуточными маршрутизаторами».

Эта идентификация потока может использоваться для управления приоритетами, но также может использоваться для любого количества других элементов управления.

Метка потока выбирается случайным образом и не должна рассматриваться как идентифицирующая какую-либо характеристику трафика, кроме потока, к которому он принадлежит. Это означает, что маршрутизатор не может определить, что пакет относится к определенному типу (например, FTP), изучив метку потока. Однако он сможет определить, что он является частью той же последовательности пакетов, что и последний пакет, содержащий эту метку.

Примечание: В AIX 4.3 и до тех пор, пока IPv6 не станет широко использоваться, метка потока в основном является экспериментальной. Использование и контроль, связанные с метками потоков, еще не определены и не стандартизированы.

Джамбограммы

Размер пакета IPv4 ограничен 64 КБ. Используя заголовок расширения полезной нагрузки jumbo, пакет IPv6 может иметь размер до 2 ³² . октеты (чуть более 4 гигабайт).

Туннельное строительство

Ключом к успешному переходу на IPv6 является совместимость с существующей установленной базой хостов и маршрутизаторов IPv4. Поддержание совместимости с IPv4 при развертывании IPv6 упрощает задачу перехода Интернета на IPv6.

В большинстве случаев инфраструктура маршрутизации IPv6 со временем будет развиваться. Пока развертывается инфраструктура IPv6, существующая инфраструктура маршрутизации IPv4 может оставаться функциональной и использоваться для передачи трафика IPv6. Туннелирование позволяет использовать существующую инфраструктуру маршрутизации IPv4 для передачи трафика IPv6.

хоста и маршрутизаторы IPv6/IPv4 могут туннелировать дейтаграммы IPv6 по областям топологии маршрутизации IPv4, инкапсулируя их в пакеты IPv4. Туннелирование можно использовать разными способами:

Хосты Маршрутизаторы IPv6/IPv4

Маршрутизатор-маршрутизатор	Маршрутизаторы IPv6/IPv4, соединенные инфраструктурой IPv4, могут туннелировать пакеты IPv6 между собой. В этом случае туннель охватывает один сегмент сквозного пути, по которому проходит пакет IPv6.
Хост-маршрутизатор	IPv6/IPv4 могут туннелировать пакеты IPv6 на промежуточный маршрутизатор IPv6/IPv4, доступный через инфраструктуру IPv4. Этот тип туннеля охватывает первый сегмент сквозного пути пакета.
Хост-хост	Узлы IPv6/IPv4, соединенные инфраструктурой IPv4, могут туннелировать пакеты IPv6 между собой. В этом случае туннель охватывает весь сквозной путь, по которому проходит пакет.
Маршрутизатор-хост	могут туннелировать пакеты IPv6 к их конечному хосту IPv6/IPv4 назначения. Этот туннель охватывает только последний сегмент сквозного пути.

Методы туннелирования обычно классифицируются в соответствии с механизмом, с помощью которого инкапсулирующий узел определяет адрес узла в конце туннеля. В методах «маршрутизатор-маршрутизатор» или «хост-маршрутизатор» пакет IPv6 туннелируется на маршрутизатор. В методах «хост-хост» или «маршрутизатор-хост» пакет IPv6 туннелируется до конечного пункта назначения.

Входной узел туннеля (инкапсулирующий узел) создает инкапсулирующий заголовок IPv4 и передает инкапсулированный пакет. Выходной узел туннеля (узел декапсуляции) получает инкапсулированный пакет, удаляет заголовок IPv4, обновляет заголовок IPv6 и обрабатывает полученный пакет IPv6. Однако инкапсулирующему узлу необходимо поддерживать информацию о мягком состоянии для каждого туннеля, такую ​​как максимальная единица передачи (MTU) туннеля, для обработки пакетов IPv6, пересылаемых в туннель.

Безопасность IPv6

Для получения подробной информации об IP-безопасности версий 4 и 6 см. главу 4. Безопасность интернет-протокола (IP).

Многосетевая локальная поддержка IPv6 и локальная поддержка сайта

Хост может иметь более одного определенного интерфейса. Хост с двумя или более активными интерфейсами называется многосетевым. Каждый интерфейс имеет связанный с ним локальный адрес канала. Локальных адресов канала достаточно для обеспечения связи между узлами, подключенными к одному и тому же каналу.

Многосетевой хост будет иметь два или более связанных локальных адреса канала. В реализации IPv6 в AIX существует 4 варианта обработки разрешения адресов канального уровня на многосетевых хостах. Вариант 1 включен по умолчанию.

Опция 0	Многосетевые действия не выполняются. Передача будет осуществляться через локальный интерфейс первой ссылки. Когда протокол Neighbor Discovery Protocol должен выполнить разрешение адресов, он рассылает многоадресное сообщение Neighbor Solicitation на каждый интерфейс с определенным локальным адресом канала. NDP ставит пакет данных в очередь до тех пор, пока не будет получено первое сообщение Neighbor Advertisement. Затем пакет данных отправляется на этот ссылка на сайт.
Опция 1	Когда протокол Neighbor Discovery Protocol должен выполнить разрешение адресов (т. е. при отправке пакета данных адресату, а информация канального уровня для следующего перехода отсутствует в кэше Neighbor Cache), он выполняет многоадресную рассылку сообщения Neighbor Solicitation каждый интерфейс с определенным локальным адресом ссылки. Затем NDP ставит пакет данных в очередь до тех пор, пока не получит информацию канального уровня. Затем NDP ожидает, пока не будет получен ответ для каждого интерфейса. Это гарантирует, что пакеты данных отправляются на соответствующие исходящие интерфейсы. Если бы NDP не ждал, а ответил на первое полученное объявление соседей, пакет данных мог бы быть отправлен по каналу, не связанному с адресом источника пакета. Поскольку NDP должен ждать, произойдет задержка при отправке первого пакета. Однако задержка все равно произойдет в ожидании первого ответа.
Вариант 2	Многосетевая работа разрешена, но отправка пакета данных ограничена интерфейсом, указанным main_if6. Когда протокол Neighbor Discovery Protocol должен выполнить разрешение адресов, он рассылает многоадресное сообщение Neighbor Solicitation на каждый интерфейс с определенным локальным адресом канала. Затем он ожидает сообщения Neighbor Advertisement от интерфейса, указанного main_if6 (см. команду no ). После получения ответа от этого интерфейса пакет данных отправляется по этому каналу.
Опция 3	Многосетевая работа разрешена, но отправка пакета данных ограничена интерфейсом, указанным main_if6, а локальные адреса сайта будут маршрутизироваться только для интерфейса, указанного main_site6 (см. команду no ). Протокол обнаружения соседей будет работать так же, как и для варианта 2. Для приложений, которые маршрутизируют пакеты данных с использованием локальных адресов сайта, на многосетевом узле будет использоваться только локальный адрес сайта, указанный main_site6.

Трассировка пакетов

Трассировка пакетов — это процесс, с помощью которого вы можете проверить путь пакета через уровни к месту назначения. Команда iptrace выполняет трассировку пакетов на уровне сетевого интерфейса. Команда ireport выдает вывод трассировки пакета как в шестнадцатеричном формате, так и в формате ASCII. Команда trpt выполняет отслеживание пакетов TCP на уровне транспортного протокола. Выходные данные команды trpt более подробные, включая информацию о времени, состоянии TCP и последовательности пакетов.

Заголовки пакетов сетевого интерфейса

На уровне сетевого интерфейса заголовки пакетов присоединяются к исходящим данным (см. рисунок). Затем пакеты отправляются через сетевой адаптер в соответствующую сеть. Пакеты могут проходить через множество шлюзов, прежде чем достигнут пункта назначения. В сети назначения из пакетов удаляются заголовки, и данные отправляются на соответствующий хост.

Информация заголовка пакета для нескольких наиболее распространенных сетевых интерфейсов приведена ниже.

Заголовки кадра адаптера Ethernet

В следующей таблице представлен заголовок кадра Интернет-протокола (IP) или протокола разрешения адресов (ARP) для адаптера Ethernet.

Заголовок кадра адаптера Ethernet
Поле	Длина	Определение
DA	6 байт	Адрес назначения.
СА	6 байт	Исходный адрес. Если бит 0 этого поля установлен в 1, это указывает на наличие маршрутной информации (RI).
Тип	2 байта	Указывает, является ли пакет IP или ARP. Значения номеров типов перечислены ниже.

Введите номера полей:

ИП	0800
АРП	0806

Заголовки кадров Token-Ring

Заголовок управления доступом к среде (MAC) для адаптера Token-Ring состоит из пяти полей, как показано в следующей таблице.

Заголовок MAC-адреса Token-Ring
Поле	Длина	Определение
AC	1 байт	Контроль доступа. Значение в этом поле x`00′ дает приоритет заголовка 0.
FC	1 байт	Полевой контроль. Значение в этом поле x`40′ определяет кадр управления логической связью.
ДА	6 байт	Адрес назначения.
СА	6 байт	Исходный адрес. Если бит 0 этого поля установлен в 1, это указывает на наличие маршрутной информации (RI).
РИ	18 байт	Информация о маршрутизации. Допустимые поля обсуждаются ниже.

Заголовок MAC состоит из двух полей маршрутной информации по 2 байта каждое: управление маршрутизацией (RC) и номера сегментов. Для указания получателей ограниченной широковещательной рассылки можно использовать максимум восемь номеров сегментов. Информация RC содержится в байтах 0 и 1 поля RI. Настройки первых двух бит поля RC имеют следующие значения:

бит (0) = 0	Использовать нешироковещательный маршрут, указанный в поле RI.
бит (0) = 1	Создайте поле RI и выполните широковещательную рассылку на все кольца.
бит (1) = 0	Вещание через все мосты.
бит (1) = 1	Вещание через ограниченные мосты.

Заголовок управления логическим каналом (LLC) состоит из пяти полей, как показано в следующей таблице заголовков LLC.

802.3 ООО Заголовок
Полевой	Длина	Определение
DSAP	1 байт	Целевая точка доступа к службе. Значение в этом поле равно x`aa’.
SSAP	1 байт	Исходная точка доступа к службе. Значение в этом поле равно x`aa’.
УПРАВЛЕНИЕ	1 байт	Определяет команды и ответы LLC. Три возможных значения для этого поля обсуждаются ниже.
PROT_ID	3 байта	Идентификатор протокола. Это поле зарезервировано. Он имеет значение x`0′.
ТИП	2 байта	Указывает, является ли пакет IP или ARP.

Значения поля управления

x`03′	Ненумерованный информационный кадр (UI). Это обычный или непоследовательный способ передачи данных адаптера Token Ring по сети. TCP/IP упорядочивает данные.
x`AF’	Кадр идентификации обмена (XID). Этот кадр передает характеристики хоста-отправителя.
x`E3′	Тестовая рама. Этот кадр поддерживает тестирование пути передачи, возвращая полученные данные обратно.

802.3 Заголовки кадров

Заголовок MAC для адаптера 802.3 состоит из трех полей, как показано в следующей таблице заголовков MAC.

802.3 Заголовок MAC
Поле	Длина	Определение
DA	6 байт	Адрес назначения.
СА	6 байт	Исходный адрес. Если бит 0 этого поля установлен в 1, это указывает на наличие маршрутной информации (RI).

Заголовок LLC для 802.3 такой же, как и для заголовка MAC Token-Ring.

Интернет-протоколы сетевого уровня

Сетевые протоколы Интернета обеспечивают межмашинное взаимодействие. Другими словами, этот уровень реализует маршрутизацию TCP/IP. Эти протоколы принимают запросы на отправку пакетов (вместе с сетевым адресом машины назначения) с транспортного уровня, преобразовывают пакеты в формат дейтаграммы и отправляют их на уровень сетевого интерфейса для дальнейшей обработки (см. рисунок).

TCP/IP предоставляет протоколы, необходимые для соответствия RFC 1100, Официальные интернет-протоколы , а также другие протоколы, обычно используемые хостами в интернет-сообществе.

Примечание: Использование номера сети Интернет, номера версии, сокета, службы и протокола в TCP/IP также соответствует RFC 1010, Assigned Numbers .

Протокол разрешения адресов

Первым протоколом сетевого уровня является протокол разрешения адресов (ARP). ARP динамически преобразует интернет-адреса в уникальные аппаратные адреса в локальных сетях.

Чтобы проиллюстрировать, как работает ARP, рассмотрим два узла: jim и fred . Если узел jim хочет связаться с fred , а jim и fred находятся в разных локальных вычислительных сетях (LAN), jim и fred обмениваются данными через мосты 902 366 2, 3 маршрутизатора , 3 9036 шлюзы , используя IP-адреса. Если, с другой стороны, jim и fred находятся в одной локальной сети, одного IP-адреса недостаточно для прямой связи. Внутри локальной сети узлы обмениваются данными, используя низкоуровневые аппаратные адреса.

Узлы в одном сегменте одной и той же локальной сети используют ARP для определения аппаратного адреса других узлов. Сначала узел jim передает широковещательный запрос ARP для аппаратного адреса узла fred . Запрос ARP содержит IP-адрес и аппаратный адрес jim , а также IP-адрес fred . Когда fred получает запрос ARP, он помещает запись для jim в свой кэш ARP (который используется для быстрого сопоставления IP-адреса с аппаратным адресом), а затем отвечает непосредственно на jim с ответом ARP, содержащим IP-адрес и аппаратный адрес fred . Когда узел jim получает ответ ARP от fred , он помещает запись для fred в свой кэш ARP.

Когда запись в кэше ARP существует по адресу jim для fred , узел jim может отправлять пакеты напрямую на fred , не прибегая снова к ARP (если запись кэша ARP для fred не удалена, в в этом случае ARP повторно используется для контакта фред ).

В отличие от большинства протоколов, пакеты ARP не имеют заголовков фиксированного формата. Вместо этого сообщение предназначено для использования с различными сетевыми технологиями, такими как:

• Адаптер локальной сети Ethernet (поддерживает протоколы Ethernet и 802.3)
• Сетевой адаптер Token Ring
• Сетевой адаптер оптоволоконного интерфейса распределенных данных (FDDI)

Однако ARP не преобразует адреса для протокола последовательного линейного интерфейса (SLIP) или преобразователя последовательного оптического канала, поскольку это соединения «точка-точка».

Ядро поддерживает таблицы перевода, и ARP недоступен напрямую пользователям или приложениям. Когда приложение отправляет интернет-пакет одному из интерфейсных драйверов, драйвер запрашивает соответствующее сопоставление адресов. Если сопоставления нет в таблице, широковещательный пакет ARP отправляется через драйвер запрашивающего интерфейса на хосты в локальной сети.

Записи в таблице отображения ARP удаляются через 20 минут; неполные записи удаляются через 3 минуты. Чтобы сделать постоянную запись в таблицах сопоставления ARP, используйте 9Команда 0431 arp с параметром pub :

 arp -s 802.3 host2 0:dd:0:a:8s:0 pub 

Когда какой-либо хост, поддерживающий ARP, получает пакет запроса ARP, хост записывает IP-адреса и аппаратные адреса запрашивающей системы и при необходимости обновляет свою таблицу сопоставления. Если IP-адрес принимающего хоста не совпадает с запрошенным адресом, хост отбрасывает пакет запроса. Если IP-адрес совпадает, хост-получатель отправляет ответный пакет запрашивающей системе. Запрашивающая система сохраняет новое сопоставление и использует его для передачи любых аналогичных ожидающих интернет-пакетов.

Протокол контрольных сообщений Интернета

Вторым протоколом сетевого уровня является протокол управляющих сообщений Интернета (ICMP). ICMP является обязательной частью каждой реализации Интернет-протокола. ICMP обрабатывает сообщения об ошибках и управляющие сообщения для IP. Этот протокол позволяет шлюзам и хостам отправлять отчеты о проблемах на машину, отправляющую пакет. ICMP делает следующее:

• Проверяет, доступен ли пункт назначения.
• Сообщает о проблемах с параметрами в заголовке дейтаграммы.
• Выполняет синхронизацию часов и оценку времени прохождения.
• Получает интернет-адреса и маски подсети.

Примечание: ICMP использует базовую поддержку IP, как если бы это был протокол более высокого уровня. Однако на самом деле ICMP является неотъемлемой частью IP и должен быть реализован каждым IP-модулем.

ICMP обеспечивает обратную связь о проблемах в коммуникационной среде, но не обеспечивает надежность IP. То есть ICMP не гарантирует надежную доставку IP-пакета или возврат сообщения ICMP на исходный хост, если IP-пакет не доставлен или доставлен неправильно.

Сообщения ICMP могут быть отправлены в любой из следующих ситуаций:

• Когда пакет не может достичь пункта назначения.
• Когда у хоста шлюза нет возможности буферизации для пересылки пакета.
• Когда шлюз может указать хосту отправлять трафик по более короткому маршруту.

TCP/IP отправляет и получает несколько типов сообщений ICMP. ICMP встроен в ядро, и для этого протокола не предоставляется интерфейс прикладного программирования (API).

Типы сообщений протокола управляющих сообщений Интернета

ICMP отправляет и получает сообщения следующих типов:

эхо-запрос	Отправляется хостами и шлюзами для проверки работоспособности и доступности пункта назначения.
запрос информации	Отправляется узлами и шлюзами для получения интернет-адреса сети, к которой они подключены. Этот тип сообщения отправляется с сетевой частью IP-адреса назначения, установленной на значение 0.
запрос метки времени	Отправляется, чтобы запросить у конечного компьютера текущее значение времени суток.
запрос маски адреса	Отправлено хостом для определения маски подсети. Хост может либо отправить шлюзу, если он знает адрес шлюза, либо отправить широковещательное сообщение.
пункт назначения недоступен	Отправляется, когда шлюз не может доставить дейтаграмму IP.
источник тушения	Отправляется отбрасывающей машиной, когда дейтаграммы поступают слишком быстро для обработки шлюзом или хостом, чтобы запросить у исходного источника замедление скорости отправки дейтаграмм.
сообщение перенаправления	Отправляется, когда шлюз обнаруживает, что какой-либо хост использует неоптимальный маршрут.
эхо-ответ	Отправляется любой машиной, получившей эхо-запрос в ответ на машину, отправившую запрос.
информационный ответ	Отправляется шлюзами в ответ на запросы сетевых адресов с указанными полями источника и назначения IP-датаграммы.
метка времени ответа	Отправлено с текущим значением времени суток.
маска адреса ответ	Отправлено машинам, запрашивающим маски подсети.
проблема с параметрами	Отправляется, когда хост или шлюз обнаруживает проблему с заголовком дейтаграммы.
время превышено	Отправляется, когда выполняются следующие условия: Каждая дейтаграмма IP содержит счетчик времени жизни (счетчик переходов), который уменьшается каждым шлюзом. Шлюз отбрасывает дейтаграмму, так как ее число переходов достигло значения 0.	Используется для записи меток времени по маршруту.

Интернет-протокол

Третьим протоколом сетевого уровня является Интернет-протокол (IP), который обеспечивает ненадежную доставку пакетов в Интернете без установления соединения. IP не требует установления соединения, поскольку обрабатывает каждый пакет информации независимо. Он ненадежен, поскольку не гарантирует доставку (то есть не требует подтверждения от хоста-отправителя, хоста-получателя или промежуточных хостов).

IP обеспечивает интерфейс для протоколов уровня сетевого интерфейса. Физические соединения сети передают информацию в кадре с заголовком и данными. Заголовок содержит адрес источника и адрес назначения. IP использует дейтаграмму Интернета, содержащую информацию, аналогичную физическому фрейму. Дейтаграмма также имеет заголовок, содержащий Интернет-адреса источника и получателя данных.

IP определяет формат всех данных, отправляемых через Интернет (см. рисунок).

Определения полей заголовка IP

Версия	Указывает версию используемого IP. Текущая версия протокола IP — 4.
Длина	Указывает длину заголовка дейтаграммы, измеренную в 32-разрядных словах.
Тип услуги	Указывает, что поле «Тип службы» содержит пять подполей, которые определяют тип приоритета, задержки, пропускной способности и надежности, требуемые для этого пакета. (Интернет не гарантирует этот запрос.) Настройки по умолчанию для этих пяти подполей: обычный приоритет, нормальная задержка, нормальная пропускная способность и нормальная надежность. В настоящее время это поле обычно не используется в Интернете. Эта реализация IP соответствует требованиям спецификации IP, RFC 79. 1, Интернет-протокол .
Общая длина	Указывает длину дейтаграммы, включая заголовок и данные, измеряемые в октетах. Предусмотрена фрагментация пакетов на шлюзах с повторной сборкой в ​​пунктах назначения. Общая длина IP-пакета может быть настроена для каждого интерфейса с помощью быстрого пути Web-администратора системы, wsm network , команды ifconfig или быстрого пути средства интерфейса управления системой (SMIT). , Смит Чинет . Используйте Web-администратор системы или SMIT для постоянной установки значений в базе данных конфигурации; используйте команду ifconfig для установки или изменения значений в работающей системе.
Идентификация	Содержит уникальное целое число, идентифицирующее дейтаграмму.
Флаги фрагментов	Управляет фрагментацией дейтаграмм вместе с полем идентификации. Флаги фрагментов определяют, может ли дейтаграмма быть фрагментирована и является ли текущий фрагмент последним.
Смещение фрагмента	Указывает смещение этого фрагмента в исходной дейтаграмме, измеренное в блоках по 8 октетов.
Время жить	Указывает, как долго дейтаграмма может оставаться в Интернете. Это не позволяет ошибочно направленным дейтаграммам оставаться в Интернете навсегда. Время жизни по умолчанию составляет 255 секунд.
Протокол	Указывает тип протокола высокого уровня.
Контрольная сумма заголовка	Указывает число, рассчитанное для обеспечения целостности значений заголовков.
Адрес источника	Указывает интернет-адрес хоста-отправителя.
Адрес назначения	Указывает интернет-адрес хоста-получателя.
Опции	Обеспечивает тестирование и отладку сети. Это поле не требуется для каждой дейтаграммы. Конец списка опций Указывает на конец списка параметров. Он используется в конце всех параметров, а не в конце каждого параметра по отдельности, и его необходимо использовать только в том случае, если конец параметров не совпадает с концом заголовка IP. End of Option List используется, если параметры превышают длину дейтаграммы. Не используется Обеспечивает выравнивание между другими параметрами; например, чтобы выровнять начало последующего параметра по 32-битной границе. Свободный источник и маршрут записи Предоставляет источнику дейтаграммы Интернета средства для предоставления информации о маршруте, которая будет использоваться шлюзами при пересылке дейтаграммы в пункт назначения и для записи информации о маршруте. Это свободный исходный маршрут : шлюзу или IP-адресу хоста разрешено использовать любой маршрут любого количества других промежуточных шлюзов для достижения следующего адреса в маршруте. Строгий источник и маршрут записи Предоставляет источнику дейтаграммы Интернета средства для предоставления информации о маршруте, которая будет использоваться шлюзами при пересылке дейтаграммы в пункт назначения и для записи информации о маршруте. Это исходный маршрут strict : IP-адрес шлюза или хоста должен отправить дейтаграмму непосредственно на следующий адрес в исходном маршруте только через сеть с прямым подключением, указанную в следующем адресе, чтобы достичь следующего шлюза или хоста, указанного в следующем адресе. маршрут. Маршрут записи Предоставляет маршруты трассировки. Эта опция предоставляет средства для записи маршрута дейтаграммы Интернета. Идентификатор потока Указывает идентификатор потока. Эта опция позволяет передавать идентификатор потока через сети, не поддерживающие концепцию потока. Временная метка Интернета Обеспечивает запись меток времени по маршруту.

Исходящие пакеты автоматически имеют префикс IP-заголовка, а входящие пакеты удаляют свой IP-заголовок перед отправкой в ​​протоколы более высокого уровня. Протокол IP обеспечивает универсальную адресацию узлов в сети Интернет.

Интернет-протоколы транспортного уровня

Протоколы транспортного уровня TCP/IP (см. рисунок) позволяют прикладным программам взаимодействовать с другими прикладными программами. Протокол пользовательских дейтаграмм (UDP) и TCP являются основными протоколами транспортного уровня для установления соединений между хостами в Интернете. И TCP, и UDP позволяют программам отправлять сообщения и получать сообщения от приложений на других хостах. Когда приложение отправляет запрос на транспортный уровень для отправки сообщения, UDP и TCP разбивают информацию на пакеты, добавляют заголовок пакета, включая адрес назначения, и отправляют информацию на сетевой уровень для дальнейшей обработки. Как TCP, так и UDP используют порты протокола на хосте для определения конкретного пункта назначения сообщения.

Протоколы и приложения более высокого уровня используют UDP для создания дейтаграммных соединений и TCP для создания потоковых соединений. Интерфейс сокетов операционной системы реализует эти протоколы.

Протокол пользовательских дейтаграмм

Иногда сетевому приложению необходимо отправлять сообщения определенному приложению или процессу в другой сети. UDP предоставляет средство связи между приложениями на узлах Интернета в виде дейтаграмм. Поскольку отправители не знают, какие процессы активны в данный момент, UDP использует порты протокола назначения (или абстрактные точки назначения внутри машины), идентифицируемые положительными целыми числами, для отправки сообщений одному из нескольких назначений на хосте. Порты протокола получают и хранят сообщения в очередях до тех пор, пока приложения в принимающей сети не смогут их получить.

Поскольку UDP полагается на базовый IP-адрес для отправки своих дейтаграмм, UDP обеспечивает такую ​​же доставку сообщений без установления соединения, что и IP. Он не гарантирует доставку дейтаграмм или защиту от дублирования. Однако UDP позволяет отправителю указывать номера портов источника и получателя для сообщения и вычисляет контрольную сумму как данных, так и заголовка. Эти две функции позволяют отправляющему и принимающему приложениям обеспечивать правильную доставку сообщения (см. рисунок). Приложения, которым требуется надежная доставка дейтаграмм, должны реализовывать собственные проверки надежности при использовании UDP. Приложения, которым требуется надежная доставка потоков данных, должны использовать TCP.

Определения полей заголовка UDP

Номер порта источника	Адрес порта протокола, отправляющего информацию.
Номер порта назначения	Адрес порта протокола, принимающего информацию.
Длина	Длина дейтаграммы UDP в октетах.
Контрольная сумма	Обеспечивает проверку дейтаграммы UDP с использованием того же алгоритма, что и Интернет-протокол.

Интерфейс прикладного программирования (API) для UDP представляет собой набор библиотечных подпрограмм, предоставляемых интерфейсом сокетов.

Протокол управления передачей

TCP обеспечивает надежную потоковую доставку данных между узлами Интернета. Как и UPD, TCP использует Интернет-протокол, базовый протокол, для передачи дейтаграмм и поддерживает блочную передачу непрерывного потока дейтаграмм между портами процесса. В отличие от UDP, TCP обеспечивает надежную доставку сообщений. TCP гарантирует, что данные не будут повреждены, утеряны, дублированы или доставлены принимающему процессу не по порядку. Эта гарантия надежности транспорта избавляет разработчиков приложений от необходимости встраивать средства защиты связи в свое программное обеспечение.

Ниже приведены рабочие характеристики TCP:

Базовая передача данных	TCP может передавать непрерывный поток 8-битных октетов в каждом направлении между своими пользователями, упаковывая некоторое количество байтов в сегменты для передачи через Интернет-систему. Реализация TCP допускает размер сегмента не менее 1024 байт. В общем, TCP сам решает, когда блокировать и пересылать пакеты.
Надежность	TCP должен восстанавливать данные, которые повреждены, утеряны, дублированы или доставлены из Интернета не по порядку. TCP достигает этой надежности, присваивая порядковый номер каждому передаваемому октету и требуя положительного подтверждения (ACK) от принимающего TCP. Если ACK не получен в течение интервала времени ожидания, данные передаются повторно. Значение тайм-аута повторной передачи TCP определяется динамически для каждого соединения на основе времени приема-передачи. В получателе порядковые номера используются для правильного упорядочения сегментов, которые могут быть получены не по порядку, и для устранения дубликатов. Повреждения обрабатываются путем добавления контрольной суммы к каждому передаваемому сегменту, проверки ее в приемнике и отбрасывания поврежденных сегментов.
Управление потоком	TCP управляет объемом отправляемых данных, возвращая окно с каждым ACK, чтобы указать диапазон допустимых порядковых номеров за пределами последнего успешно полученного сегмента. Окно указывает допустимое количество октетов, которое отправитель может передать до получения дальнейшего разрешения.
Мультиплексирование	TCP позволяет многим процессам на одном хосте одновременно использовать средства связи TCP. TCP получает набор адресов портов на каждом хосте. TCP объединяет номер порта с сетевым адресом и адресом хоста для уникальной идентификации каждого сокета. Пара сокетов однозначно идентифицирует каждое соединение.
Соединения	TCP должен инициализировать и поддерживать определенную информацию о состоянии для каждого потока данных. Комбинация этой информации, включая сокеты, порядковые номера и размеры окон, называется соединением. Каждое соединение уникально определяется парой сокетов, идентифицирующих две его стороны.
Приоритет и безопасность	Пользователи TCP могут указывать безопасность и приоритет своих сообщений. Значения по умолчанию используются, когда эти функции не нужны.

Эти характеристики показаны на рисунке Заголовок пакета TCP .

Определения полей заголовка TCP

Исходный порт	Идентифицирует номер порта исходной прикладной программы.
Порт назначения	Идентифицирует номер порта конечной прикладной программы.
Порядковый номер	Указывает порядковый номер первого байта данных в этом сегменте.
Номер подтверждения	Указывает позицию старшего полученного байта.
Смещение данных	Задает смещение части данных сегмента.
Зарезервировано	Зарезервировано для использования в будущем.
Код	Управляющие биты для определения назначения сегмента: УРГ : Поле срочного указателя допустимо. ПОДТВЕРЖДЕНИЕ Поле подтверждения допустимо. ПШ Сегмент запрашивает PUSH. РТС Сбрасывает соединение. СИН Синхронизирует порядковые номера. ФИН Отправитель достиг конца своего потока байтов.
Окно	Указывает объем данных, который пункт назначения готов принять.
Контрольная сумма	Проверяет целостность заголовка сегмента и данных.
Срочный указатель	Указывает на данные, которые должны быть доставлены как можно быстрее. Этот указатель указывает позицию, где заканчиваются срочные данные.
Опции	Конец списка опций Указывает на конец списка параметров. Это сообщение используется в конце всех опций, а не в конце каждой опции по отдельности. Этот параметр необходимо использовать только в том случае, если конец параметров не совпадает с концом заголовка TCP. Не используется Указывает границы между параметрами. Может использоваться между другими вариантами; например, чтобы выровнять начало последующего варианта по границе слова. Нет гарантии, что отправители будут использовать эту опцию, поэтому получатели должны быть готовы обрабатывать опции, даже если они не начинаются на границе слова. Максимальный размер сегмента Указывает максимальный размер сегмента, который может получить TCP. Это должно быть отправлено только в начальном запросе на подключение.

Интерфейс прикладного программирования для TCP состоит из набора библиотечных подпрограмм, предоставляемых интерфейсом сокетов.

Интернет-протоколы уровня приложений

TCP/IP реализует интернет-протоколы более высокого уровня на уровне прикладной программы (см. рисунок). Когда приложению необходимо отправить данные другому приложению на другом хосте, приложения отправляют информацию в протоколы транспортного уровня для подготовки информации к передаче.

Официальные интернет-протоколы прикладного уровня включают:

• Протокол доменных имен (ДОМЕН)
• Протокол внешнего шлюза (EGP)
• Протокол передачи файлов (FTP)
• Протокол имени/пальца (FINGER)
• Протокол Telnet (TELNET)
• Упрощенный протокол передачи файлов (TFTP)

TCP/IP реализует другие протоколы более высокого уровня, которые не являются официальными интернет-протоколами, но обычно используются в интернет-сообществе на уровне прикладных программ. Эти протоколы включают:

• Протокол локальной сети распределенной компьютерной сети (DCN) (HELLO)
• Протокол удаленного выполнения команд (EXEC)
• Протокол удаленного входа в систему (ВХОД)
• Протокол удаленной оболочки (SHELL)
• Протокол маршрутной информации (RIP)
• Протокол сервера времени (TIMED)

TCP/IP не предоставляет API ни для одного из этих протоколов прикладного уровня.

Протокол доменных имен

Протокол доменных имен (DOMAIN) позволяет хосту в домене действовать как сервер имен для других хостов в домене. ДОМЕН использует UDP или TCP в качестве базового протокола и позволяет локальной сети назначать имена хостов в своем домене независимо от других доменов. Обычно протокол DOMAIN использует UDP. Однако, если ответ UDP усечен, можно использовать TCP. Протокол DOMAIN в TCP/IP поддерживает и то, и другое.

В иерархической системе именования доменов локальные подпрограммы преобразователя могут разрешать имена и адреса в Интернете с использованием локальной базы данных разрешения имен, поддерживаемой с именем демон. Если имя, запрошенное хостом, отсутствует в локальной базе данных, процедура распознавателя запрашивает удаленный сервер имен ДОМЕНА. В любом случае, если информация о разрешении имен недоступна, подпрограммы преобразователя пытаются использовать файл /etc/hosts для разрешения имен.

Примечание. TCP/IP настраивает локальные подпрограммы преобразователя для протокола DOMAIN, если существует локальный файл /etc/resolv.conf . Если этот файл не существует, TCP/IP настраивает локальные подпрограммы преобразователя для использования /etc/hosts база данных.

TCP/IP реализует протокол DOMAIN в демоне с именем и в подпрограммах преобразователя и не предоставляет API для этого протокола.

Протокол внешнего шлюза

Протокол внешнего шлюза

(EGP) — это механизм, который позволяет внешнему шлюзу автономной системы обмениваться маршрутной информацией с внешними шлюзами других автономных систем.

Автономные системы

Автономная система — это группа сетей и шлюзов, за которые отвечает один административный орган. Шлюзов внутренние соседи , если они находятся в одной автономной системе, и внешние соседи , если они находятся в разных автономных системах. Шлюзы, которые обмениваются маршрутной информацией с использованием EGP, называются одноранговыми узлами EGP или соседями . Шлюзы автономных систем используют EGP для предоставления информации о доступе своим соседям EGP.

EGP позволяет внешнему шлюзу запрашивать у другого внешнего шлюза согласие на обмен информацией о доступе, постоянно проверяет, отвечают ли его соседи EGP, и помогает соседям EGP обмениваться информацией о доступе, передавая сообщения об обновлении маршрутизации.

EGP ограничивает внешние шлюзы, позволяя им объявлять только те сети назначения, которые полностью доступны в автономной системе этого шлюза. Таким образом, внешний шлюз, использующий EGP, передает информацию своим соседям EGP, но не объявляет информацию о доступе своих соседей EGP за пределами своей автономной системы.

EGP не интерпретирует ни одну из метрик расстояния, которые появляются в сообщениях об обновлении маршрутизации от других протоколов. EGP использует поле расстояния, чтобы указать, существует ли путь (значение 255 означает, что сеть недоступна). Это значение нельзя использовать для вычисления более короткого из двух маршрутов, если только эти маршруты не содержатся в одной автономной системе. Поэтому EGP нельзя использовать в качестве алгоритма маршрутизации. В результате от внешнего шлюза к любой сети будет только один путь.

В отличие от протокола информации о маршрутизации (RIP), который можно использовать в автономной системе интернет-сетей, которые динамически переконфигурируют маршруты, маршруты EGP предопределены в файле /etc/gated.conf . EGP предполагает, что IP является базовым протоколом.

Типы сообщений EGP

Запрос на приобретение соседей	Используется внешними шлюзами для запроса на то, чтобы стать соседями друг друга.
Ответ на запрос соседа	Используется внешними шлюзами для принятия запроса на то, чтобы стать соседями.
Отказ от соседнего захвата	Используется внешними шлюзами для отклонения запроса стать соседями. Сообщение об отказе включает причины отказа, например вне табличного пространства .
Сосед Прекращение	Используется внешними шлюзами для прекращения отношений соседства. Сообщение о прекращении включает в себя причины прекращения, такие как идет вниз .
Подтверждение прекращения соседей	Используется внешними шлюзами для подтверждения запроса на прекращение отношений соседства.
Сосед Привет	Используется внешними шлюзами для определения подключения. Шлюз выдает сообщение Hello , а другой шлюз выдает сообщение I Heard You .
Я тебя слышал	Используется внешними шлюзами для ответа на Здравствуйте, сообщение. Сообщение I Heard You включает доступ отвечающего шлюза и, если шлюз недоступен, причину отсутствия доступа, например Вы недоступны из-за проблем с моим сетевым интерфейсом .
NR Опрос	Используется внешними шлюзами для опроса соседних шлюзов об их способности связаться с другими шлюзами.
Доступность сети	Используется внешними шлюзами для ответа на NR Сообщение опроса . Для каждого шлюза в сообщении сообщение Network Reachability содержит информацию об адресах, которые шлюз может достичь через своих соседей.
Ошибка EGP	Используется внешними шлюзами для ответа на сообщения EGP, содержащие неверные контрольные суммы или поля, содержащие неверные значения.

TCP/IP реализует протокол EGP в команде сервера gated и не предоставляет API для этого протокола.

Протокол передачи файлов

Протокол передачи файлов (FTP) позволяет узлам передавать данные между разными узлами, а также файлы между двумя внешними узлами опосредованно. FTP позволяет выполнять такие задачи, как вывод списка удаленных каталогов, изменение текущего удаленного каталога, создание и удаление удаленных каталогов, а также передачу нескольких файлов в одном запросе. FTP обеспечивает безопасность транспорта, передавая пароли пользователей и учетных записей на внешний хост. Хотя FTP предназначен в первую очередь для использования приложениями, он также допускает интерактивные сеансы, ориентированные на пользователя.

FTP использует надежную потоковую доставку (TCP/IP) для отправки файлов и использует соединение Telnet для передачи команд и ответов. FTP также понимает несколько основных форматов файлов, включая NETASCII, IMAGE и Local 8.

TCP/IP реализует FTP в пользовательской команде ftp и серверной команде ftpd и не предоставляет интерфейс прикладного программирования (API) для этого протокола.

При создании анонимных пользователей и каталогов ftp убедитесь, что домашний каталог для пользователей ftp и анонимных пользователей (например, /u/ftp ) принадлежит пользователю root и не дает прав на запись (например, dr-xr-xr-x ). Сценарий /usr/samples/tcpip/anon.ftp можно использовать для создания этих учетных записей, файлов и каталогов.

Протокол Telnet

Протокол Telnet (TELNET) предоставляет стандартный метод взаимодействия терминальных устройств и терминально-ориентированных процессов. TELNET обычно используется программами эмуляции терминала, которые позволяют вам войти на удаленный хост. Однако TELNET также может использоваться для связи между терминалами и межпроцессного взаимодействия. TELNET также используется другими протоколами (например, FTP) для установления канала управления протоколом.

TCP/IP реализует TELNET в командах пользователя tn, telnet, или tn3270 . Демон telnetd не предоставляет API для TELNET.

TCP/IP поддерживает следующие параметры Telnet, которые согласовываются между клиентом и сервером:

ДВОИЧНАЯ ПЕРЕДАЧА (используется в сеансах tn3270 )	Передает символы как двоичные данные.
SUPPRESS GO_AHEAD (AIX подавляет опции GO-AHEAD.)	Указывает, что при установлении соединения между отправителем данных и получателем данных отправителю не нужно передавать параметр GO_AHEAD. Если опция GO_AHEAD нежелательна, стороны в соединении, вероятно, будут подавлять ее в обоих направлениях. Это действие должно происходить в обоих направлениях независимо.
ЗНАЧОК ВРЕМЕНИ (Распознано, но имеет отрицательный ответ)	Проверяет, полностью ли обработаны ранее переданные данные.
РАСШИРЕННЫЙ СПИСОК ВАРИАНТОВ	Расширяет список опций TELNET еще на 256 опций. Без этой опции опция TELNET допускает только 256 опций.
ECHO (команда, изменяемая пользователем)	Передает уже полученные символы эхо-данных обратно исходному отправителю.
ТИП СРОК	Позволяет серверу определять тип терминала, подключенного к пользовательской программе TELNET.
SAK (ключ безопасности)	Устанавливает среду, необходимую для безопасной связи между вами и системой.
NAWS (договориться о размере окна)	Позволяет клиенту и серверу динамически согласовывать размер окна. Это используется приложениями, поддерживающими изменение размера окна.

Примечание: Telnet должен разрешать передачу восьмибитных символов, если он не в двоичном режиме, чтобы реализовать ISO 8859. Латинская кодовая страница. Это необходимо для интернационализации команд TCP/IP.

Упрощенный протокол передачи файлов

Упрощенный протокол передачи файлов (TFTP) может считывать и записывать файлы на внешний хост и с него. Поскольку TFTP использует ненадежный протокол пользовательских дейтаграмм для передачи файлов, он, как правило, быстрее, чем FTP. Как и FTP, TFTP может передавать файлы либо в виде символов NETASCII, либо в виде 8-битных двоичных данных. В отличие от FTP, TFTP нельзя использовать для просмотра или изменения каталогов на чужом хосте, и он не имеет средств безопасности, таких как защита паролем. Кроме того, данные можно записывать или извлекать только из общедоступных каталогов.

TCP/IP реализует TFTP в командах пользователя tftp и utftp и в команде сервера tftpd . Команда utftp — это форма команды tftp для использования в канале. TCP/IP не предоставляет API для этого протокола.

Протокол имени/отпечатка пальца

Протокол Name/Finger (FINGER) — это интернет-протокол прикладного уровня, который обеспечивает интерфейс между командой finger и fingerd демон. Демон fingerd возвращает информацию о пользователях, которые в данный момент вошли в систему на указанном удаленном хосте. Если вы выполните команду finger, указав пользователя на определенном хосте, вы получите конкретную информацию об этом пользователе. Протокол FINGER должен присутствовать на удаленном узле и на запрашивающем узле. FINGER использует протокол управления передачей (TCP) в качестве базового протокола.

Примечание. TCP/IP не предоставляет API для этого протокола.

Протокол локальной сети распределенной компьютерной сети

Протокол локальной сети (HELLO) — это протокол внутреннего шлюза, разработанный для использования в автономных системах. (Дополнительную информацию см. в разделе «Автономные системы».) HELLO поддерживает информацию о подключении, маршрутизации и учете времени. Это позволяет каждой машине в сети определять кратчайший путь к месту назначения на основе временной задержки, а затем динамически обновлять информацию о маршрутизации для этого места назначения.

9Демон 0431 gated обеспечивает протокол локальной сети распределенной компьютерной сети (DCN).

Протокол удаленного выполнения команд

Пользовательская команда rexec и демон rexecd предоставляют протокол удаленного выполнения команд, позволяющий пользователям выполнять команды на совместимом удаленном хосте.

Протокол удаленного входа в систему

Пользовательская команда rlogin и демон rlogind обеспечивают протокол удаленного входа в систему, позволяя пользователям входить на удаленный хост и использовать свои терминалы, как если бы они были напрямую подключены к удаленному хосту.

Протокол удаленной оболочки

Пользовательская команда rsh и демон rshd предоставляют протокол удаленной командной оболочки, позволяющий пользователям открывать оболочку на совместимом внешнем хосте для выполнения команд.

Протокол информации о маршрутизации

Протокол маршрутной информации (RIP)

и демоны routed и gated , которые его реализуют, отслеживают информацию о маршрутизации на основе переходов шлюза и поддерживают записи таблицы маршрутизации ядра.

Протокол сервера времени

Демон timed используется для синхронизации времени хоста со временем других хостов. Он основан на концепции клиент/сервер.

Назначенные номера

Для совместимости с общей сетевой средой общеизвестные номера присваиваются интернет-версиям, сетям, портам, протоколам и опциям протоколов. Кроме того, хорошо известные имена также назначаются машинам, сетям, операционным системам, протоколам, службам и терминалам. TCP/IP соответствует назначенным номерам и именам, определенным в RFC 1010, Присвоенные номера .

Интернет-протокол определяет 4-битное поле в заголовке IP, которое идентифицирует версию используемого общего межсетевого протокола. Для IP этот десятичный номер версии равен 4. Подробную информацию о назначенных номерах и именах, используемых TCP/IP, см. в файлах /etc/protocols и /etc/services , включенных в TCP/IP. Дополнительные сведения о назначенных номерах и именах см. в RFC 1010 и в файле /etc/services .

---

[ Предыдущая | Далее | Содержание | Глоссарий | Главная | Поиск ]

Работа в сети с помощью TCP/IP: образец бесплатного задания

Задача 1

1. С помощью диаграмм объясните архитектуру протокола TCP/IP. Обсудите функции протоколов на каждом уровне.
2. Оцените применение TCP/IP к интернет-приложениям.

Задание 2

1. Объяснить принципы IP-адресации на основе IPv4 и обсудить ключевые практические вопросы реализации IP-адресации в общедоступных и частных сетях.
2. С помощью схемы сети объясните, как IP-адреса назначаются сети.
3. С помощью инструмента мониторинга сети (Wireshark) анализирует IP-трафик (предоставьте доказательства, т.е. снимки экрана)

Задача 3

Местная компания TCS Ltd. рассматривает возможность внедрения протокола IPv6 во всей организации. Представить отчет для операционного директора, в котором будут освещены и обсуждены ключевые вопросы перехода с IPv4 на IPv6-адресацию.

Отчет должен:

1. Обсудить преимущества и недостатки такой миграции
2. Объясните и оцените альтернативные механизмы перехода
3. Анализ и оценка улучшения качества обслуживания (QoS) и безопасности

Задача 4

Компания TCS Ltd. также рассматривает возможность предоставления своим сотрудникам услуг передачи голоса по IP (VoIP) и мобильного IP (MIP). Ожидается, что это снизит эксплуатационные расходы и повысит эффективность сети.

Подготовьте экономическое обоснование такой реализации. Бизнес-кейс должен;

1. Объяснить базовые концепции VoIP и MIP
2. Анализ и оценка мобильных IP-сетей, особенно изучение вопросов маршрутизации и безопасности
3. Анализ и оценка VoIP и MIP в корпоративных сетях.

 

Ответы:

Задача 1

Модель архитектуры TCP/IP изначально была разработана как модель DARPA правительственным агентством США с таким названием. В модели DARPA было четыре уровня. Это были прикладной уровень, транспортный уровень, уровень Интернета и уровень сетевого интерфейса. Каждый из этих уровней раньше соответствовал одному или нескольким уровням в модели OSI с семью уровнями.

В архитектуре протокола TCP/IP имеется четыре уровня или набора протоколов, аналогично модели DARPA. Архитектура протокола TCP/IP работает как стек протоколов. Каждый уровень стека протоколов TCP/IP имеет собственный набор функций и предоставляет набор услуг следующему уровню. Описания этих уровней: (Бланк, Основы TCP/IP, 2006 г.)

Уровень сетевого интерфейса

Уровень сетевого интерфейса или уровень доступа к сети — это самый нижний уровень в стеке протоколов TCP/IP. Он помещает пакеты TCP/IP в сеть и получает их из сети. Стек протоколов TCP/IP не зависит от различных методов доступа к сети, носителя, форматов кадров и т. д. Таким образом, он поддерживает различные типы сетей, различные типы технологий LAN, такие как Token Ring, Ethernet и т. д., различные типы технологий WAN, такие как ретрансляция кадров, X .25 и т. д. Этот уровень не зависит от различных сетевых технологий. Это дает стеку протоколов TCP/IP возможность адаптировать любую новую сетевую технологию, например, сети ATM или сети с асинхронным режимом передачи. (пусто, TCP/IP JumpStart, 2006 г.)

Интернет-уровень

Интернет-уровень находится над уровнем сетевого интерфейса в стеке протоколов TCP/IP. Интернет-уровень отвечает за упаковку, адресацию и маршрутизацию пакетов. Есть несколько основных протоколов в этом позже. Эти протоколы важны для межсетевого взаимодействия. Протоколами являются IP или Интернет-протокол, ARP или протокол разрешения адресов, ICMP или Интернет-протокол управляющих сообщений, IGMP или Интернет-протокол управления группами. Каждый из этих протоколов выполняет различные виды обязанностей, и в совокупности все они являются обязанностями интернет-уровня. (Комер, 2006)

Интернет-протокол отвечает за маршрутизацию пакетов. Таким образом, этот уровень обеспечивает такие функции, как маршрутизация, IP-адресация, фрагментация и повторная сборка пакетов.

Протокол разрешения адресов предоставляет такие услуги, как преобразование IP-адресов в MAC-адреса и т. д. Основная функция заключается в предоставлении услуг разрешения адресов на сетевом уровне.

Протокол контрольных сообщений Интернета предоставляет различные типы служб диагностики и обработки ошибок, которые могут возникнуть из-за ошибочной доставки пакетов.

Протокол управления группами Интернета управляет группами IP-многоадресной рассылки.

 

Транспортный уровень

Транспортный уровень предоставляет услугу между хостами поверх интернет-уровня. Он потребляет услуги интернет-уровня и предоставляет услуги уровню приложений, который находится над ним. В основном он предоставляет услуги, связанные с успешной передачей пакетов данных через Интернет. На этом уровне есть два протокола. Это TCP или протокол управления передачей и UDP или протокол пользовательских дейтаграмм. (Алани, 2014)

Протокол управления передачей отвечает за предоставление надежной услуги связи один на один, ориентированной на установление соединения. Он упорядочивает последовательности пакетов, подтверждает передачу пакетов и обеспечивает восстановление пакетов, потерянных во время передачи.

С другой стороны, протокол пользовательских дейтаграмм — это ненадежный сервис для связи через Интернет без установления соединения, один ко многим (может быть один к одному). Как правило, UDP используется для передачи небольшого объема данных или данных, когда безопасность или потеря данных не являются большой проблемой.

TCP обеспечивает безопасный и лучший сервис, чем UDP, но есть некоторые дополнительные накладные расходы служб TCP, когда какое-то приложение не хочет иметь эти накладные расходы и все же хочет иметь передачу данных, тогда оно выбирает UDP вместо TCP. (пусто, TCP/IP JumpStart, 2006 г.)

Прикладной уровень

Прикладной уровень — это самый верхний уровень в стеке протоколов TCP/IP. Он напрямую взаимодействует с приложениями на компьютере или системе. Он предоставляет приложениям возможность использовать службы других уровней стека протоколов TCP/IP. Прикладной уровень имеет множество протоколов, и новые протоколы часто развиваются. (Рейндерс и Райт, 2003 г.)

Некоторые из широко используемых протоколов прикладного уровня и услуги, предоставляемые этими протоколами:

• HTTP или протокол передачи гипертекста, отвечает за обмен пользовательской информацией посредством разработки веб-страниц для World Wide Web.
• FTP или протокол передачи файлов отвечает за передачу файлов между двумя хостами.
• SMTP или простой протокол передачи почты отвечает за передачу почты и вложений.
• Telnet отвечает за эмуляцию или терминал. Это позволяло пользователю войти на какой-либо удаленный сетевой хост.
• Служба DNS или доменных имен помогает разрешить IP-адрес и имена хостов.
• RIP или протокол информации о маршрутизации помогает в маршрутизации и обмене информацией о маршрутизации в IP-сети
• SNMP или простой протокол управления сетью помогает управлять различными сетевыми устройствами и управлять ими. Это помогает в сборе и обмене информацией управления для таких устройств, как мосты, маршрутизаторы, интеллектуальные концентраторы и т. д.

Некоторыми примерами интерфейсов прикладного уровня для стеков протоколов TCP/IP могут быть NetBIOS, сокеты Windows и т. д. В среде операционной системы Windows сокеты Windows помогают иметь стандартный API. NetBIOS помогает в управлении сеансами, разрешении имен, службах протоколов, связанных с дейтаграммами.

Иллюстрация стеков протоколов TCP/IP вместе с различными наборами протоколов для каждого из уровней была дана следующим образом: интерфейсы, технологии. Для соединения всех этих сетей во взаимосвязанную сеть или Интернет требовалось некоторое единообразие и независимые от платформы протоколы. Модель OSI была построена таким образом, чтобы абстрагироваться от разнообразной природы сети. Модель OSI обеспечивает достаточно абстракций, чтобы скрыть сложности сетей и межсетевого взаимодействия, и дает программисту достаточно возможностей для создания конкретных программ для каждого уровня. Затем программы из разных уровней модели OSI работают друг с другом.

В модели OSI было несколько недостатков. Не было никаких подробностей о протоколах или о том, как реализовать функции каждого уровня. Напротив, модель TCP/IP дает подробную информацию о протоколах каждого уровня. Программист может реализовать эти протоколы с разных уровней, и работа выполнена. (Проведено, 2002 г.)

Модель OSI имеет всего 7 уровней. Эти слои подразделяются на две категории слоев, как показано на следующем рисунке. Уровни в модели OSI как прикладной уровень. Уровень представления, уровень сеанса. Транспортный уровень, сетевой уровень, канальный уровень, физический уровень. Первые три уровня относятся к категории уровня приложения, а остальные уровни относятся к категории потока данных.

С другой стороны, модель TCP/IP состоит из четырех уровней. Это прикладной уровень, транспортный уровень, интернет-уровень и уровень интерфейса доступа к сети. Эти четыре уровня охватывают семь уровней режима OSI. Уровни в модели TCP/IP снова делятся на две категории. Прикладной и транспортный уровни классифицируются как уровни протоколов, а остальные два относятся к сетевым уровням.

Сравнение между моделью OSI и моделью TCP/IP резюмируется следующим образом: (Alani, 2014)

Модель взаимодействия открытых систем (OSI)	Модель TCP/IP
Больше внимания уделяется архитектурным аспектам сетевой модели и обеспечивает идеалистическое представление.	Он больше сосредоточен на аспектах реализации и обеспечивает более реалистичный вид.
Модель OSI разработана по горизонтальному принципу.	Разработан на основе горизонтального подхода.
Основное утверждение модели OSI заключается в том, что работа распределенных приложений основывается на строгой иерархии уровней и стандартизации.	Базовое утверждение модели TCP/IP состоит в том, что любое приложение состоит из набора функций в сквозной службе распределенной связи.
Существует «пул» элементов службы приложений или ASE. Распределенное приложение выбирает элемент из такого пула и выполняет функции, специфичные для сквозной службы.	Абстракция здесь является фундаментальной характеристикой. Каждое приложение предполагает, что службы нижнего уровня будут доступны в любой момент времени.
Сеансовый уровень управляет сеансами, уровень представления управляет представлением данных и т. д., а прикладной уровень связывается с приложением в хост-системе. В модели OSI все это разные уровни. Некоторыми примерами функций прикладного уровня OSI являются VT, FTAM, MHS, CMIP, DS и т. д.	В модели TCP/IP прикладной, сеансовый и транспортный уровни модели OSI объединены в прикладной уровень модели TCP/IP. Некоторым примером протоколов прикладного уровня модели TCP/IP является FTP. HTTP, DNS. Telnet и др. (Алани, 2014)
Транспортный уровень OSI отвечает за доставку информации из исходной системы в целевую.	Транспортный уровень обменивается данными от источника к получателю, выполняет управление потоком, проверку ошибок и т. д.
Сетевой уровень предоставляет услуги, ориентированные на установление соединения, и услуги без установления соединения.	Интернет-уровень TCP/IP обеспечивает только обслуживание без установления соединения.
Канальный уровень подготавливает потоковую передачу данных, управляет потоком данных, контролирует ошибки. Принимая во внимание, что данные передаются через физические носители в виде необработанного битового потока. Последняя часть обрабатывается физическим уровнем.	Здесь передача данных обрабатывается только уровнем доступа к сети. Услуги, предоставляемые каналом передачи данных и физическими уровнями в модели OSI, предоставляются уровнем доступа к сети в модели TCP/IP.
При реализации модели OSI упор делается на надежность передачи данных.	Надежность рассматривается как отдельные случаи сквозной поставки.
Обнаружение и обработка ошибок выполняется на каждом уровне с использованием контрольных сумм.	Обнаружение и обработка ошибок осуществляется только транспортным уровнем.

 
Модель OSI в большинстве случаев представляет собой теоретическое описание идеальной модели сети, тогда как модель TCP/IP — это модель, которая давно используется на практике.

Задача 2

IPv4 или Интернет-протокол версии 4 — широко распространенная и используемая в настоящее время схема адресации в Интернете. Сеть соединяет различные типы устройств в качестве хостов. Интернет представляет собой соединение различных типов сетей по всему миру. Необходимо иметь уникальный адрес для каждого хоста, подключенного к Интернету. Для этого используется интернет-адрес или IP-адреса.

Существуют разные схемы IP-адресации. IPv4 — это 32-битная схема IP-адресации. С 32 битами, возможно, будет 2 ³² уникальных IP-адреса. В IPv4-адресации используется полноклассовая адресация.

Реализация IP-адресов в частных и общедоступных сетях сопряжена с некоторыми трудностями. Во-первых, существует нехватка адресов, которые могут удовлетворить потребности сетей и устройств. Таким образом, в частной и общедоступной сети используются два типа адресации.

Схема адресации, используемая в частной сети, не видна из общедоступной сети. Для его реализации используются маскарадинг, NAT и т.д. Однако это увеличивает нагрузку на маршрутизаторы. (Комер, 2006)

С другой стороны, существует два типа IP-адресов: статические и динамические. Интернет-провайдеры используют пул доступных IP-адресов, когда какой-либо клиент входит в их сеть и запрашивает некоторый IP-адрес, тогда интернет-провайдер выделяет один IP-адрес из пула адресов. IP-адрес действителен для этого клиента только для этого сеанса. Когда клиент выходит из системы, адрес освобождается и возвращается в пул адресов. Эта схема известна как динамический IP-адрес. Где IP-адрес не привязан к какому-то устройству. Один и тот же клиент может получить другой IP-адрес при повторном входе в систему. И тот же IP-адрес может быть выделен другому клиенту в следующий раз.

С другой стороны, существуют другие типы IP-адресов, которые привязаны к конкретному устройству. Они называются статическими IP-адресами. (Проведено, 2002 г.)

NAT или преобразование сетевых адресов используется для преодоления разрыва между частной и общедоступной сетью. Таблица NAT хранится на маршрутизаторе. Для каждой записи таблицы NAT может быть не менее двух атрибутов: IP-адреса устройства в частной сети и IP-адрес получателя пакета. Маршрутизатор проверяет таблицу NAT, заменяет исходный адрес общедоступным адресом сети и пересылает пакет получателю. Когда он получает какой-то пакет из Интернета или другой сети, он снова проверяет таблицу NAT и пересылает пакет адресату. Для общедоступных сетей не существует частной сети, они взаимодействуют с общедоступным IP-адресом сети.

Существуют RIR или региональный интернет-реестр, которые являются организациями, занимающимися регистрацией и распределением IP-адресов в разных частях мира. В настоящее время существует 5 RIR для разных регионов мира.

На следующем рисунке показаны RIR и рабочие домены. Каждая из RIR имеет 16 миллионов IP-адресов для выделения.

В схеме IPv4 все адресное пространство разделено на 5 категорий:

Класс	Диапазон адресов первого октета	Сеть и хост-октеты
Класс А	от 1 до 126	Н.Х.Х.Х
Класс В	от 128 до 191	Н.Н.Х.Х
Класс С	от 192 до 223	Н. Н.Н.Х.
Класс D	нет данных	Зарезервировано для мультикастинга
Класс Е	нет данных	Зарезервировано для исследований и использования в будущем.

 
Схема адресации IPv4 имеет несколько недостатков. Блоки не имеют одинакового количества сетей или хостов. Например, существует огромное количество хостов, возможных для IP-адреса класса А, но на самом деле ни один IP-адрес класса А не содержит столько хостов. С другой стороны, для IP-адреса класса C возможно очень мало хостов. Таким образом, существует несоответствие между потребностью и доступностью. Вот главный недостаток схем адресации IPv4. Есть неиспользуемые IP-адреса, но их нельзя выделить. Доступные IP-адреса истощаются и не могут удовлетворить требования роста Интернета. (Рейндерс и Райт, 2003 г.)

В результате был разработан протокол IPv6.

Задача 3: Отчет

 

Введение

Целью данного отчета является обсуждение и выделение ключевых вопросов внедрения протокола IPv6 для организации TCS Ltd.

В остальных частях отчета обсуждение основное внимание будет уделено различным аспектам внедрения IPv6 в организации, преимуществам и недостаткам внедрения, объяснению и оценке других альтернативных механизмов перехода, анализу и оценке возможного улучшения QoS или качества обслуживания и безопасности.

IPv6

IPv6 или Интернет-протокол версии 6 — это последняя и обновленная версия протокола связи IP в модели TCP/IP. Это помогает однозначно идентифицировать и определять местоположение хост-системы в Интернете и маршрутизировать трафик от источника к месту назначения в Интернете. IPv6 был разработан IETF или Internet Engineering Task Force. Одной из основных проблем с IPv4 является быстрое исчерпание доступных IP-адресов и плохое их распространение. Чтобы решить эту проблему, на сцену вышел IPv6. Он медленно заменяет IPv4. IPv6 — это 128-битный протокол адресации, который содержит почти 2 ¹²⁸ уникальных адресов в свое адресное пространство. IPv6 несовместим с IPv4. Таким образом, одно должно быть заменено другим. Существуют различные механизмы перехода от IPv6 к IPv6. (Hagen, 2014)

128-битный IPv6-адрес разбит на 8 групп по четыре шестнадцатеричных цифры в каждой группе. Каждая группа отделяется двоеточием. Существуют методы сжатия, позволяющие уменьшить или расширить представление адреса.

Преимущества и недостатки внедрения IPv6

Одним из основных преимуществ IPv6 является большее адресное пространство и бесклассовое распределение адресов. Методы распределения адресов IPv6 облегчают агрегацию маршрутов и ограничивают расширения таблицы маршрутизации. Он поддерживает многоадресную рассылку более простым и расширенным способом. Существует несколько оптимизаций предоставления услуг. Это повышает мобильность, конфигурацию и безопасность устройств.

Другими преимуществами IPv6 для организации являются (Johnson, Perkins, & Arkko, 2004)

• Обеспечивает лучшую и более эффективную маршрутизацию. Таблицы маршрутизации уменьшены в размерах. Можно использовать иерархический подход к управлению таблицей маршрутизации. Интернет-провайдеры могут объединять свои сети в единый префикс. Фрагментация производится источником в сети IPv6, маршрутизаторы за это ответственности не несут. Таким образом, общие накладные расходы на маршрутизацию снижаются, и маршрутизация становится более эффективной.
• Обработка пакетов в сетях IPv6 лучше и проще. Таким образом, более эффективным. Нет вычисления контрольной суммы на уровне пакета и вычисления контрольной суммы на каждом переходе. Эта часть обрабатывается протоколами и технологиями канального уровня.
• Ipv6 поддерживает многоадресную рассылку. Это позволяет потокам пакетов, интенсивно использующим полосу пропускания, направляться более чем к одному адресату одновременно. Таким образом, пропускная способность сети сохраняется. Хосты, которые не обязаны обрабатывать широковещательные пакеты. В заголовке IPv6 есть дополнительное поле данных, которое называется «метка потока». Это поле данных помогает идентифицировать пакеты данных, принадлежащие одному и тому же потоку данных.
• Настройка сети для организации будет автоматизирована, если она построена на Ipv6. Будет объявлен префикс всех локальных ссылок на маршрутизатор. Хост сможет генерировать свой собственный IP-адрес. MAC-адрес хоста будет добавлен к префиксу, отправленному маршрутизатором. Затем он будет преобразован в какой-либо 64-битный формат EUI или расширенного универсального идентификатора. Префикс — еще один 64-битный, поэтому весь адрес будет 128-битным.
• Больше нет необходимости использовать NAT или преобразование сетевых адресов. На уровне IP будет обеспечено сквозное подключение. Возможно добавление новых услуг. Одноранговые сети легко управляемы. VoIP, QoS и т. д. будут более эффективными.
• Безопасность — еще одна проблема в сетях любого типа. IPv6 поддерживает IPSec и обеспечивает принципы конфиденциальности, целостности и аутентификации CIA. Пакеты ICMP для IPv6 поддерживаются дополнительными реализациями безопасности IPSec, и риск атак вредоносного ПО через эти пакеты снижен.

Помимо преимуществ IPv6 имеет несколько недостатков. Это

• . Тем не менее IPv6 не получил широкого распространения и несовместим с IPv4.
• Отсутствуют схемы плавного перехода с IPv4 на IPv6.

 

Альтернативные механизмы перехода

Некоторые альтернативные механизмы перехода на IPv6 с IPv4:

Инкапсуляция между хостами

В этом методе инкапсуляция выполняется в источнике, а пункт назначения инкапсулирует ее. Частная сеть IPv4 без какой-либо информации о протоколе IPv6 используется для передачи дейтаграмм от источника к месту назначения. На следующем рисунке показана иллюстрация, включающая два хоста с двойными стеками IPv4 и IPv6. Эти стеки используются для инкапсуляций. Дейтаграммы IPv6 отправляются в виде пакетов IPv4. На стороне назначения узлы обновляются до протокола IPv6 и могут декапсулировать пакеты. (Джон Дж. Амосс, 2007 г.)

Этот механизм перехода не требует изменения существующей сети IPv4, а использует инкапсуляцию для перехода в сеть IPv6.

Туннелирование от маршрутизатора к маршрутизатору

В этом механизме будет использоваться метод туннелирования, соединяющий маршрутизаторы организации вместе со схемами инкапсуляции. На исходном узле будет размещен пограничный маршрутизатор. Другой пограничный маршрутизатор на хосте назначения будет отвечать за декапсуляцию. (Райку и Зеадалли, 2003 г.)

Между граничными маршрутизаторами на двух концах будет туннель. Снова будет два стека протоколов IPv4/IPv6 на двух концах. Эти стеки будут поддерживаться хостами на обоих концах. Опять же, источник будет инкапсулировать пакеты, которые будут проходить через туннель, а пункт назначения будет декапсулировать пакеты.

Следующий рисунок иллюстрирует идею.

Двойные стеки на обоих концах должны поддерживаться пограничными маршрутизаторами.

Качество обслуживания и безопасность

IPv6 обеспечивает лучшее качество обслуживания и безопасность по сравнению с IPv4.

Протокол IPv6 помогает идентифицировать полезную нагрузку, которая зависит от времени или нет. Сеть может иметь два типа этих пакетов. Это помогает сократить время повторной передачи. IPv6 помогает устанавливать приоритеты для передачи данных, обеспечивая низкую задержку. Приложения могут выбирать из списка приоритетов в соответствии с требованиями.

Источником значительных задержек при передаче пакетов является фрагментация пакетов. В IPv6 фрагментация обрабатывается по-другому. Между исходным и целевым устройствами происходит согласование максимального размера полезной нагрузки, и другие параметры корректируются соответствующим образом.

Значительно снижает задержку и фрагментацию, помогая лучше использовать сетевые ресурсы. На каждом сетевом устройстве есть реализации QoS.

С другой стороны, безопасность протокола IPv6 более строгая, чем в протоколе IPv4. IPSec — важная часть механизмов безопасности IPv6. Сквозная безопасность обеспечивается в IPv6. (Li, Jinmei, & Shima, 2010)

Заключение

В этом отчете обсуждались IPv6 и различные аспекты реализации IPv6. Существует краткое описание IPv6, а также обсуждаются преимущества и недостатки IPv6, механизмы перехода, QoS, безопасность и т. д.

Задача 4: отчет

 

Введение

Целью этого отчета является предоставление информации о VoIP и MIP по запросу TCS Ltd. Организация хочет внедрить эти протоколы и технологии для своих сотрудников. Организация хочет сосредоточиться на снижении эксплуатационных расходов и изменении эффективности сети.

VoIP или передача голоса по Интернет-протоколу

VoIP или передача голоса по IP — это технология, которая помогает группе людей передавать голосовые и мультимедийные сообщения через IP-сети, такие как Интернет. Ее также называют IP-телефонией.

Он поддерживает такие услуги, как голосовая связь, SMS, факс и т. д. через Интернет, в отличие от традиционной системы телефонии, он не использует коммутацию каналов. Скорее интернет-телефония или VoIP используют сети с коммутацией пакетов и пакетирование данных. Примером VoIP является Skype. (Porter, 2006)

Существуют базовые технологии, такие как управление сеансом, управление сигнализацией, установка вызова, завершение вызова и т. д. Существуют специальные протоколы медийной доставки для кодирования аудио, видео и т. д. в виде цифровых и потоковых данных.

VoIP можно использовать на компьютерах, ноутбуках, смартфонах и т. д. Служба SMS доступна через соединения Wi-Fi или 3G. (Goode, 2002)

Качество обслуживания или QoS VoIP имеет несколько проблем. VoIP реализуется в сетях IP. IP-сети — это сети с максимальной эффективностью, и возможны потеря данных, несвоевременная доставка, проблемы, связанные с задержкой и т. д.

VoIP использует чувствительные ко времени данные связи. Не предусмотрена идентификация и обработка данных, чувствительных ко времени. Сетевой трафик обрабатывается в порядке живой очереди. Невозможно контролировать фиксированные задержки и т. д.

Конечным точкам пути связи VoIP может потребоваться дождаться завершения передачи пакетов с одного конца на другой, после чего один конец сможет отправить больше данных.

Безопасность — еще один аспект VoIP. Существуют риски DoS-атак, кражи информации, прослушивания и т. д. Есть и другие технические соображения, связанные с безопасностью. Например, трафик VoIP также проходит через брандмауэры, NAT и т. д., поэтому есть вероятность, что связь может быть заблокирована. Шифрование всегда не поддерживается VoIP. (Уоллингфорд, 2005 г.)

Некоторые параметры безопасности и протоколы, доступные для VoIP, включают SRTP или безопасный транспортный протокол в реальном времени. Также есть реализация IPSec для двухточечной связи.

Мобильный Интернет-протокол

MIP или Мобильный IP основан на идее мобильных вычислений и мобильности устройств в сети. Это помогает мобильному устройству сохранять свой IP-адрес неизменным при перемещении по сети. Мобильному узлу разрешено иметь два типа адресов: адрес для передачи и домашний адрес. Уход за адресом меняется всякий раз, когда он перемещается в какую-либо другую сеть, с другой стороны, домашний адрес остается прежним.

Таким образом, вычислительная деятельность, основанная на IP-адресах, не будет затруднена даже при изменении сети. (Raab, 2007)

Существует несколько соображений безопасности и QoS. В большинстве случаев мобильные узлы используют варианты беспроводного подключения. Эти ссылки очень подвержены уязвимостям и рискам информационной безопасности. Рисками могут быть активные повторные атаки, подслушивание и т. д.

Эти уязвимости не могут быть устранены. Но может помочь использование шифрования и т. д. Туннелирование, используемое в MIP, имеет серьезную уязвимость. Таким образом, здесь всегда требуется аутентификация. Он также использовал ARP в случае туннелирования. Но трудно реализовать аутентификацию для ARP. Таким образом, будет некоторая врожденная уязвимость. (Джеймс, 2008)

Заключение

В этом отчете обсуждались VoIP и MIP. Обсуждается, что такое VoIP, MIP, а также вопросы безопасности, QoS и как корпоративные сети их используют.

 

Ссылки

Ахмед А., Мадани Х. и Сиддики Т. (2010). Управление производительностью VoIP и оптимизация. Сиско Пресс.

Ахсон, С.А., и Ильяс, М. (2008). Справочник по VoIP. CRC Press.

Алани, М. М. (2014). Руководство по моделям OSI и TCP/IP. Спрингер.

Бланк, А. Г. (2006). Основы TCP/IP. Джон Вили и сыновья.

Бланк, А. Г. (2006). Запуск TCP/IP. Джон Вили и сыновья.

Комер, Д. (2006). Межсетевое взаимодействие с TCP/IP: принципы, протоколы и архитектура. Прентис Холл.

Гуд, Б. (2002). Передача голоса по интернет-протоколу (VoIP). IEEE.

Горальский, В. (2009). Иллюстрированная сеть. Морган Кауфманн.

Грациани, Р. (2012). Основы IPv6. Сиско Пресс.

Хаген, С. (2014). Основы IPv6. O’Reilly Media, Inc.

Хелд, Г. (2002). Азбука TCP/IP. CRC Press.

Джеймс, С. (2008). Мобильный IP: Интернет отключен. Пирсон.

Джон Дж. Амосс, DM (2007). Справочник по переходу с IPv4 на IPv6. CRC Press.

Джонсон, Д., Перкинс, К., и Аркко, Дж. (2004). Поддержка мобильности в IPv6.

Карас, Дж., и Пешке, Р. (2002). Учебное пособие по TCP/IP и технический обзор. Prentice Hall PTR.

Козерок, К. М. (2005). Руководство по TCP/IP. Пресс без крахмала.

Ли, К., Джинмей, Т., и Шима, К. (2010). Реализация основных протоколов IPv6. Морган Кауфманн.

Лошин П. (2004). IPv6. Морган Кауфманн.

Мондал, А.С. (2012). Мобильный IP. Спрингер.

Норрис, М. (2001). Мобильные IP-технологии для М-бизнеса. Дом Артех.

Перкинс, CE (2005). Мобильный IP. Пирсон.

Портер, Т. (2006). Практическая безопасность VoIP. Сингресс.

Рааб, С. (2007). Мобильные IP-технологии и приложения. Пирсон.

Райку, И., и Зеадалли, С. (2003). Оценка механизмов перехода с IPv4 на IPv6. IEEE.

Рейндерс, Д., и Райт, Э. (2003). Практическая работа в сетях TCP/IP и Ethernet. Ньюнес.

Термос, П., и Таканен, А. (2007). Защита сетей VoIP. Пирсон.

Уоллингфорд, Т. (2005). Переключение на VoIP. O’Reilly Media, Inc.

Что такое модель TCP/IP и как она работает?

Эталонная модель TCP/IP представляет собой многоуровневую модель, разработанную Исследовательским агентством оборонных проектов (ARPA или DARPA) США в рамках их исследовательского проекта в 1960 году. Первоначально она была разработана для использования только в обороне. Но позже он получил широкое распространение. Основное назначение этой модели — соединение двух удаленных машин для обмена информацией. Эти машины могут работать в разных сетях или иметь разную архитектуру.

В первые дни эталонная модель TCP/IP имела четыре уровня, как описано ниже.

Эти уровни очень похожи на уровни модели OSI. Прикладной уровень в модели TCP/IP имеет примерно ту же функциональность, что и три верхних уровня (прикладной, уровень представления и сеансовый уровень) модели OSI. Кроме того, уровень Интернета действует как сетевой уровень, а уровень доступа к сети действует как два нижних уровня (физический уровень и уровень канала передачи данных) модели OSI. Сетевая модель TCP/IP названа в честь двух основных протоколов (TCP и IP) и широко используется в современной архитектуре Интернета. Но в настоящее время мы обычно используем пятиуровневую модель TCP/IP, как показано ниже.

На приведенной выше диаграмме физический уровень и уровень канала передачи данных действуют как уровень доступа к сети ранее использовавшейся модели TCP/IP. Эта модель TCP/IP используется в настоящее время. Итак, в этом блоге мы узнаем о пятиуровневой эталонной модели TCP/IP. Мы также увидим ключевые особенности этой модели и функциональные возможности ее пяти слоев.

Ключевые особенности модели TCP/IP:

1. Поддерживает гибкую архитектуру: С помощью модели TCP/IP мы можем соединить два устройства с совершенно разной архитектурой.
2. Проверка конечного узла: Можно проверить конечные узлы (источник и получатель) и установить соединение для безопасной и успешной передачи данных.
3. Динамическая маршрутизация: Модель TCP/IP упрощает динамическую маршрутизацию пакетов данных по кратчайшему и безопасному пути. Благодаря динамической маршрутизации путь, по которому проходит пакет данных, нельзя предсказать, что повышает безопасность данных.

Существуют также некоторые недостатки использования модели TCP/IP, а именно:

1. Заменить протокол непросто.
2. Роли и функциональные возможности каждого уровня не документированы и не указаны должным образом, как это описано в модели OSI.

Following are the five layers of the TCP/IP model:

1. Physical Layer
2. Data-Link Layer
3. Internet Layer
4. Transport Layer
5. Application Layer

Теперь мы подробно узнаем о функциях этих слоев один за другим.

1. Физический уровень

Физический уровень — это самый нижний уровень модели TCP/IP. Он работает с данными в виде битов. Этот уровень в основном обрабатывает связь между хостами в сети. Он определяет среду передачи и режим связи между двумя устройствами. Среда может быть проводной или беспроводной, а режим может быть симплексным, полудуплексным или полнодуплексным.

Он также определяет конфигурацию линии (двухточечная или многопортовая), скорость передачи данных (количество битов, отправляемых каждую секунду) и топологию сети. На этом уровне нет конкретных протоколов. Функциональность физического уровня варьируется от сети к сети.

2. Канальный уровень

Канальный уровень — это второй уровень TCP/IP. Он имеет дело с данными в виде фреймов данных. Он в основном выполняет кадрирование данных, в котором он добавляет некоторую информацию заголовка к пакетам данных для успешной доставки пакетов данных в правильные места назначения. Для этого он выполняет физическую адресацию пакетов данных, добавляя к ним адрес источника и адрес назначения.

Канальный уровень упрощает доставку кадров в пределах одной сети. Это также облегчает поток и контроль ошибок кадров данных. Поток данных можно контролировать с помощью скорости передачи данных. Кроме того, ошибки в передаче данных и ошибочные кадры данных могут быть обнаружены и повторно переданы с использованием битов контрольной суммы в информации заголовка.

3. Интернет-уровень

Интернет-уровень модели TCP/IP приблизительно аналогичен сетевому уровню модели OSI. Он имеет дело с данными в форме дейтаграмм или пакетов данных. Этот уровень в основном выполняет логическую адресацию пакетов данных, добавляя к нему IP-адрес (интернет-протокол). IP-адресация может быть выполнена с использованием Интернет-протокола версии 4 (IPv4) или Интернет-протокола версии 6 (IPv6).

Интернет-уровень также выполняет маршрутизацию пакетов данных с использованием IP-адресов. Пакеты данных могут быть отправлены из одной сети в другую с помощью маршрутизаторов этого уровня. Этот уровень также выполняет упорядочение пакетов данных на стороне получателя. Другими словами, он определяет различные протоколы для логической передачи данных в той же или другой сети. На уровне Интернета используются следующие протоколы: IP (Интернет-протокол), ICMP (Интернет-протокол управляющих сообщений), IGMP (Интернет-протокол управления группами), ARP (Протокол разрешения адресов), RARP (Протокол обратного разрешения адресов) и т. д.

4. Транспортный уровень

Транспортный уровень — это четвертый уровень модели TCP/IP. Он имеет дело с данными в виде сегментов данных. Он в основном выполняет сегментацию данных, полученных от верхних слоев. Он отвечает за транспортировку данных и настройку связи между прикладным уровнем и нижними уровнями. Этот уровень облегчает сквозную связь и безошибочную доставку данных. Это также облегчает управление потоком путем указания скорости передачи данных. Транспортный уровень используется для связи между процессами с помощью номера порта источника и получателя.

Транспортный уровень облегчает управление перегрузкой, используя следующие протоколы:

1. TCP: TCP означает протокол управления передачей. Это протокол, ориентированный на соединение. Он выполняет секвенирование и сегментацию данных. Он также выполняет контроль потока и ошибок при передаче данных. В TCP есть функция подтверждения для полученных данных. Это медленный, но надежный протокол. Это подходит для важных и не в реальном времени элементов данных.
2. UDP: UDP расшифровывается как User Datagram Protocol. Это протокол без установления соединения. Он не выполняет контроль потока и ошибок при передаче данных. В UDP нет функции подтверждения для полученных данных. Это быстрый, но ненадежный протокол. Он подходит для элементов данных в реальном времени.

5. Прикладной уровень

Прикладной уровень в модели TCP/IP эквивалентен трем верхним уровням (прикладной, физический и сеансовый уровни) модели OSI. Он имеет дело с передачей всего сообщения данных. Уровень приложений обеспечивает интерфейс между сетевыми службами и прикладными программами. В основном он предоставляет услуги конечным пользователям для работы в сети. Например, передача файлов, просмотр веб-страниц и т. д. Этот уровень использует все протоколы более высокого уровня, такие как HTTP, HTTPS, FTP, NFS, DHCP, FMTP, SNMP, SMTP, Telnet и т. д.

Прикладной уровень помогает в настройке и управлении сетевыми соединениями. Он также проверяет аутентификацию программы пользователя и авторизацию данных. Он также выполняет некоторые сложные операции, такие как перевод данных, шифрование и дешифрование, а также сжатие данных. Прикладной уровень синхронизирует данные на стороне отправителя и получателя. Другими словами, это самый верхний уровень, определяющий интерфейс прикладных программ со службами транспортного уровня.

Это все о модели TCP/IP, ее различных уровнях и их функциях. Надеюсь, вы сегодня узнали что-то новое. Вот и все для этого блога.

Поделитесь этим блогом с друзьями, чтобы распространять информацию. Посетите наш канал YouTube для получения дополнительной информации. Вы можете прочитать больше блогов здесь.

Продолжайте учиться 🙂

Team AfterAcademy!

Сетевые концепции TCP/IP

Концепция сети TCP/IP

По мере того, как Интернет продолжает расти, увеличивается использование протокола управления передачей/Интернет-протокола (TCP/IP) во внутренних сетях. TCP/IP предлагает широко распространенный набор стандартов открытых протоколов, которые хорошо подходят для формирования глобальных сетей (WAN).

Чтобы каждый компьютер мог идентифицировать себя в сети TCP/IP, каждый хост должен быть однозначно идентифицирован следующей информацией:

• IP-адрес    32-битное поле, состоящее из четырех октетов (8-битные числа от 0 до 255). Каждый адрес имеет десятичную запись для разделения номеров октетов, например 10.10.100.201.
• Маска подсети    Указывает, как следует читать IP-адрес. Он также указывает, как отделить информацию, идентифицирующую сеть, от информации, идентифицирующей хост, и правильно интерпретировать IP-адрес. Например, если для адреса 10.85.189.24 применяется маска подсети 255.255.255.0, это указывает на то, что номер узла 24 находится в подсети 10.85.189.
• Шлюз по умолчанию    Используется для указания адреса ближайшего устройства маршрутизации, используемого хост-устройством для пересылки адресованных пакетов в сеть.

Один из способов настроить эту адресную информацию — попросить сетевого администратора или техника вручную ввести эти параметры на каждом компьютере перед его подключением к локальной сети. Этот тип конфигурации, применяемой вручную, называется статической IP-адресацией . Для этого требуется, чтобы все адреса записывались и централизованно обслуживались сетевым администратором. Это обеспечивает упорядоченную процедуру добавления новых устройств и позволяет избежать проблем, которые могут возникнуть из-за дублирования назначений адресов в сети.

Для небольших сетей добавление новых устройств не представляет сложности. Однако по мере того, как сети становятся больше или делятся на несколько подсетей, интеграция новых устройств в существующие сети становится сложной задачей для сетевых администраторов. Кроме того, эту задачу может потребоваться повторять каждый раз, когда устройство перемещается в другую подсеть.

Хотя IP-адресация является эффективной схемой, оптимально работающей для компьютеров и маршрутизаторов, сетевые пользователи находят общие имена для хостов (например, myserver.mycompany.com) гораздо легче запомнить, чем IP-адреса (например, 10. 100.206.195). Дальнейшие решения для преобразования удобных для пользователя имен в назначенные IP-адреса упрощают доступ пользователей, но усугубляют существующие административные проблемы, уже присущие TCP/IP.

В следующих разделах рассматриваются некоторые из принятых и предлагаемых стандартов, которые были разработаны для устранения всех этих недостатков TCP/IP.

Служба системы доменных имен (DNS) была разработана Инженерной группой Интернета (IETF) как попытка стандартизировать способ сопоставления пар логических имен хостов с фактическими IP-адресами в сети TCP/IP.

DNS — это приемлемый метод преобразования имен в адреса, но он требует использования файлов хоста, а DNS-серверы необходимо контролировать и обновлять вручную по мере изменения имен и адресов. Это увеличивает количество задач, которые должен выполнять сетевой администратор TCP/IP, хотя и упрощает доступ к сети для пользователей.

Для правильной работы DNS требуется использование пространства имен . Пространство имен DNS носит иерархический характер и позволяет указывать имена хостов в абсолютном или относительном выражении. Абсолютные имена или полные доменные имена (FQDN) определяются из корня пространства имен и однозначно идентифицируют узел в иерархии. Полные доменные имена заканчиваются точкой в ​​конце. Относительные имена представлены относительно имени в иерархии. Например, server.microsoft.com — это относительное DNS-имя хоста, определенное из части com иерархии пространства имен DNS, которая содержит доменные имена коммерческих организаций.

Если доменное имя компании:

mycompany.com

, затем следующие доменные имена:

sales.mycompany.com

marketing.mycompany.com

известны как поддомена домена mycompany.com.

В дополнение к планированию иерархий доменов служба DNS использует файлы хостов , которые представляют собой простые текстовые файлы, которые связывают доменные имена DNS и пары IP-адресов для хостов в локальной сети. Файлы хоста используются DNS-сервером для обработки и разрешения запросов имен, пересылаемых DNS-клиентами, инициирующими связь в локальной сети. Почти во всех случаях, когда используется DNS, файлы узлов необходимо создавать и обновлять вручную, чтобы служба DNS работала должным образом на всех узлах.

Поскольку DNS является поддерживаемым стандартом для всех сетей TCP/IP, в большинстве внутренних сетей, поддерживающих TCP/IP, нет ограничений на использование служб DNS. Хотя другие серверы TCP/IP, не основанные на Windows, могут работать в качестве DNS-серверов, Windows NT Server также предоставляет возможность действовать в качестве DNS-сервера.

Windows Internet Naming Service (WINS) — это еще один вариант разрешения имен узлов в сетях, использующих Microsoft TCP/IP. Он предоставляет распределенную базу данных для регистрации и запроса динамического сопоставления имени компьютера с IP-адресом в маршрутизируемой сетевой среде. WINS использует имя компьютера NetBIOS для любого сетевого клиента на базе Windows, чтобы зарегистрировать каждого клиента в базе данных WINS на компьютере под управлением Windows NT Server.

Система WINS состоит из следующих элементов:

• Сервер WINS    Работает на компьютере под управлением Windows NT Server и обрабатывает запросы на регистрацию имен от клиентов WINS и регистрирует их имена и IP-адреса. Сервер также отвечает на запросы имени от клиентов WINS, возвращая IP-адрес запрашиваемого имени (при условии, что имя зарегистрировано на сервере WINS).
• Клиент WINS    Регистрирует свое имя на сервере WINS при подключении или выходе из сети. Клиент также запрашивает WINS-сервер для удаленного разрешения имен.
• Прокси-сервер WINS    Помогает разрешать имена от имени клиентов, не поддерживающих WINS. Прокси связывается с WINS-сервером для разрешения имен (вместо поддержки собственной базы данных), а затем кэширует имена на определенное время. Прокси-сервер служит посредником между WINS-сервером и не-WINS-клиентом, либо связываясь с WINS-сервером, либо предоставляя сопоставление имени и IP-адреса из своего кэша. Наличие прокси-сервера WINS в системе WINS определяется исключительно наличием не-WINS-клиентов.

Если вы управляете маршрутизируемой внутренней сетью, WINS — лучший выбор для разрешения имен NetBIOS, поскольку он предназначен для решения проблем, возникающих при разрешении имен в сложной внутренней сети. WINS выходит за рамки устранения необходимости в файле LMHOSTS (файл хостов, содержащий пары имен NetBIOS — IP-адреса), сокращая использование локальных широковещательных рассылок для разрешения имен и позволяя пользователям легко находить системы в удаленных сетях.

Использование WINS дает следующие преимущества:

• В динамической сетевой среде, где IP-адреса хостов могут часто меняться, WINS обеспечивает отличный способ динамической регистрации этих изменений по мере их возникновения.
• Он централизует управление базой данных преобразования имен NetBIOS в IP-адреса, поэтому нет необходимости управлять несколькими файлами LMHOSTS в несколько серверов в сети.
• Сокращает широковещательный IP-трафик во внутренней сети на основе NetBIOS, позволяя клиентам легко находить удаленные системы в локальных или глобальных сетях.
• С помощью WINS пользователи в сети на базе Windows NT могут прозрачно просматривать маршрутизаторы (для доменов Windows NT, которые охватывают несколько подсетей). Просмотр без WINS сложен и включает ручные процедуры.

Дополнительные сведения о сетях TCP/IP см. в Дополнении по работе с сетями в документации по Windows NT Server.

Протокол динамической настройки хоста (DHCP) был создан для облегчения административной нагрузки, связанной с ручной настройкой хостов TCP/IP в сети. DHCP предоставляет альтернативу статической IP-адресации, позволяя автоматически настраивать параметры, связанные с TCP/IP, когда DHCP-клиент становится активным в локальной сети.

Примечание DHCP предоставляет способ передачи информации о конфигурации узлам, основанный на более раннем стандарте протокола, известном как протокол начальной загрузки (BOOTP). BOOTP был задуман как способ, позволяющий бездисковым рабочим станциям получать параметры конфигурации TCP/IP и выполнять сетевую «загрузку». DHCP использует некоторые из тех же концепций, что и BOOTP, например общий формат сообщений, который позволяет существующим клиентам BOOTP взаимодействовать с DHCP-серверами. Однако дополнительные дополнения к DHCP отличают его от BOOTP.

DHCP обеспечивает безопасную, надежную и простую конфигурацию сети TCP/IP. Это гарантирует отсутствие конфликтов адресов и помогает экономить использование IP-адресов за счет централизованного управления распределением адресов. DHCP сохраняет неиспользуемые адреса, заставляя DHCP-сервер восстанавливать адрес по истечении периода аренды адреса .

Администратор управляет динамическим назначением IP-адресов DHCP-сервером. Чтобы установить службу DHCP, вы устанавливаете несколько параметров, которые используются для управления динамическим назначением IP-адресов. Сначала устанавливается срок аренды для каждого адреса. А аренда указывает, как долго компьютер может использовать назначенный IP-адрес, прежде чем ему придется продлевать аренду с DHCP-сервером. Другим параметром, который необходимо установить для службы DHCP, является область действия . Область указывает доступный диапазон адресов, которые можно использовать в назначении DHCP. Область предоставляет доступный пул адресов для использования DHCP-сервером при назначении и настройке клиентов. Область существует только один раз для всей подсети, но ее можно дополнительно определить, исключив зарезервированные поддиапазоны адресов из пула назначаемых адресов, разрешенных областью.

Настройка среды DHCP дает три основных преимущества:

• Не требует дополнительной настройки адреса для рабочей станции. Пользователям не нужно знать или поддерживать конфигурацию TCP/IP-адреса своего компьютера. Это может быть полезно для пользователей мобильных компьютеров, использующих переносные компьютеры, которые часто перемещаются в разные офисы или подсети.
• DHCP-клиенты могут быть настроены с дополнительными параметрами TCP/IP, такими как адрес DNS-сервера или адреса WINS-сервера, которые необходимы для успешного преобразования имени в IP-адрес хостом.
• DHCP позволяет лучше контролировать назначение и управление IP-адресами. Например, если IP-адрес маршрутизатора в сети изменится и 250 клиентских компьютеров должны быть обновлены новым адресом, вам не нужно вручную перенастраивать каждую рабочую станцию.

DHCP основан на модели клиент/сервер. DHCP-сервер работает на сервере, например на компьютере под управлением Windows NT Server. Клиент DHCP работает на сетевом клиенте, таком как рабочая станция под управлением Windows 95 или Windows NT Workstation.

Во время запуска системы (состояние инициализации) клиентский компьютер DHCP отправляет DHCP-сообщение об обнаружении, которое передается в локальной сети и может быть перенаправлено на все DHCP-серверы во внутренней сети. Каждый DHCP-сервер, получивший сообщение об обнаружении, отвечает сообщением «предложение», содержащим IP-адрес и действительную информацию о конфигурации для клиентского компьютера DHCP, отправившего запрос.

Затем DHCP-клиент собирает конфигурацию и переходит в состояние выбора, в котором он выбирает один из «предложений» адресов, предоставляемых DHCP-серверами. Клиент выбирает одну из предложенных конфигураций и входит в состояние запроса. Затем он отправляет сообщение «запрос», чтобы указать запрос от этого DHCP-сервера. Выбранный DHCP-сервер отправляет сообщение «подтверждение», содержащее запрошенный адрес, действительную аренду для адреса и параметры конфигурации сети TCP/IP для клиента. Клиент входит в связанное состояние после получения подтверждения от сервера и теперь может участвовать в сети TCP/IP.

Клиентские компьютеры с локальным дисковым хранилищем сохраняют полученный адрес для использования при последующем запуске системы. По мере приближения даты истечения срока аренды клиент пытается продлить аренду с помощью DHCP-сервера. Если DHCP-сервер, изначально предложивший аренду, недоступен или срок аренды истек, клиент повторяет процесс и получает новую конфигурацию с любого из доступных DHCP-серверов.

Следующие три типа хостов могут быть активны в процессе настройки DHCP:

• DHCP-сервер    Содержит IP-адреса, срок аренды и соответствующую информацию о конфигурации TCP/IP. DHCP-сервер прослушивает запросы клиентов и обрабатывает их.
• DHCP-клиент    Получает свой IP-адрес и соответствующие параметры конфигурации TCP/IP от DHCP-сервера на этапе инициализации. Клиент также продлевает аренду IP-адреса, обновляя аренду до истечения срока ее действия.
• Агент ретрансляции DHCP    Программное обеспечение агента ретрансляции (совместимое с RFC 1542) помогает пересылать пакеты DHCP между подсетями в маршрутизируемой внутренней сети. Обычно этот компонент работает на маршрутизаторах.

Дополнительные сведения о настройке служб DHCP см. в документации к серверу Windows NT.

Порты используются в TCP/IP для обозначения концов логических соединений, по которым осуществляется долгосрочный обмен данными. Порт предоставляет транспортным протоколам, таким как протокол пользовательских дейтаграмм (UDP) и протокол управления передачей (TCP), возможность обработки связи между несколькими хостами. Это позволяет однозначно идентифицировать сообщение. Служба WinSock Proxy широко использует порты для перенаправления приложений.

Для предоставления услуг неизвестным абонентам определяется контактный порт службы. Каждое приложение с поддержкой WinSock Proxy указывает порт, который будет использоваться в качестве контактного порта на сервере для TCP или UDP. Контактный порт иногда называют «известным портом». В некоторой степени те же самые назначения портов используются с UDP. Чтобы использовать UDP, приложение должно предоставить IP-адрес и номер порта целевого приложения.

Порты идентифицируются положительным целым числом. Первоначально доступные назначенные порты находились в диапазоне от 0 до 255. В настоящее время диапазон для назначенных портов был расширен, чтобы разрешить 4-значные номера портов до 9,999. Назначенные порты используют небольшую часть диапазона возможных номеров портов, что позволяет назначать другие неназначенные номера портов в качестве альтернативы, если начальный порт недоступен или должен использоваться для новых пользовательских серверных приложений.

Порты могут быть назначены для использования либо TCP, либо UDP в качестве протокола транспортного уровня, который определяет, как порты отправляют и получают данные. Кроме того, назначение портов включается отдельно для входящих и исходящих портов на Microsoft Proxy Server. Входящие порты используются для прослушивания клиентских запросов от интернет-клиентов, а исходящие порты используются для прослушивания запросов от клиентов во внутренней сети.

---

© Корпорация Microsoft, 1997. Все права защищены.

мснавигация> мснавигация> msnavigation>

Сеть TCP/IP Справка по домашнему заданию | Эксперт по сетям TCP/IP

org/BreadcrumbList»>
1. Домашняя страница
2. Сеть TCP/IP Справка по домашнему заданию

Сеть TCP/IP Справка по домашнему заданию

Протокол управления передачей/Интернет-протокол (TCP/IP)) — это набор протоколов связи.

Используется для подключения сетевых устройств к Интернету. Его также можно использовать в качестве коммуникационного протокола для частной компьютерной сети (экстранет или интранет). TCP/IP часто относится ко всему набору интернет-протоколов. Однако TCP и IP являются двумя основными протоколами.

Этот пакет функционирует как уровень абстракции между интернет-приложениями и структурой коммутации/маршрутизации. Programming Homework Help — лучший поставщик первоклассной домашней помощи по сети TCP/IP. Мы гордимся специальной командой онлайн-преподавателей TCP/IP, которые усердно работают над тем, чтобы ваша домашняя работа была готова в установленные сроки.

TCP/IP обеспечивает сквозную связь, которая определяет, как данные должны быть разбиты на пакеты, адресованы, переданы, маршрутизированы и получены в пункте назначения. Проще говоря, он определяет, как данные обмениваются через Интернет. Пакет предназначен для обеспечения надежности сетей и требует минимального управления. Он может автоматически восстанавливаться после сбоя любого устройства в сети.

TCP

Протокол управления передачей определяет, как приложения могут создавать каналы связи в сети. Он также управляет тем, как сообщение разбивается на более мелкие пакеты перед его передачей по сети. Эти пакеты должны быть собраны в правильном порядке по адресу назначения. TCP также следит за тем, чтобы это происходило.

ИП

Интернет-протокол гарантирует, что каждый пакет достигает нужного места назначения, определяя адресацию и маршрутизацию пакетов. Этот IP-адрес проверяется каждым компьютерным шлюзом в сети, чтобы определить, куда следует переслать сообщение.

Маска подсети помогает компьютеру или любому другому сетевому устройству узнать часть IP-адреса, которая представляет сеть, и часть, которая представляет другие компьютеры (узлы) в сети. Виртуализация адресов интернет-протокола называется транслятором сетевых адресов (NAT). NAT уменьшает количество IP-адресов, необходимых организации, тем самым повышая безопасность.

Вы обеспокоены тем, что не понимаете концепции TCP/IP в своем домашнем задании? Мы получили вашу спину. Воспользуйтесь нашей помощью и получите необходимое облегчение.

Общие протоколы TCP/IP

Протокол передачи гипертекста (HTTP)

Он состоит из набора правил для передачи файлов, таких как графические изображения, видео, звук, текст и другие мультимедийные файлы во всемирной паутине (WWW). Как пользователь Интернета, вы будете косвенно использовать HTTP, как только откроете веб-браузер. HTTP работает поверх пакета TCP/IP. Последней версией этого протокола является HTTP/2, опубликованная в 2015 году. Его предшественник HTTP1.1 не устарел.

Безопасный протокол передачи гипертекста (HTTPS)

HTTPS также известен как HTTP через SSL. Он использует безопасность транспортного уровня или уровень защищенных сокетов в качестве подуровня при обычном уровне приложений HTTP. Этот протокол шифрует и расшифровывает страницы, возвращаемые веб-сервером, а также запросы пользовательских страниц. Как SSL, так и HTTPS поддерживают использование цифровых сертификатов X.509 с сервера.

Это позволяет пользователю при необходимости аутентифицировать отправителя. HTTPS использует порт 443, если не указан другой порт. С другой стороны, HTTP использует порт 80 при взаимодействии с нижним уровнем.

Протокол передачи файлов (FTP)

Это стандартный интернет-протокол, используемый для передачи файлов между компьютерами в Интернете через соединения TCP/IP. FTP работает как клиент-серверный протокол. Пользователь запрашивает файл, и локальный или удаленный сервер предоставляет его. Локальный хост-компьютер — это компьютер конечного пользователя. Он подключен к удаленному хосту через Интернет.

Удаленный хост — это вторая машина, на которой запущено программное обеспечение FTP. Тип FTP, который позволяет пользователям получать доступ к файлам и другим данным без идентификатора или пароля, называется протоколом анонимной передачи файлов. Сегодня передача большого количества файлов осуществляется с использованием HTTP.

Однако FTP по-прежнему популярен и широко используется для скрытой передачи файлов для приложений. Например, он скрыт за инструментами для создания веб-сайтов, такими как Wix, пользовательскими интерфейсами банков и т. д. FTP также используется для загрузки новых приложений через веб-браузер.

Зарегистрируйтесь в нашей справочной службе по домашним заданиям по сетям TCP/IP, если вы ищете специалиста, который выполнит домашнее задание, связанное с этими протоколами.

Как работает TCP/IP, как описано в нашем проекте TCP/IP Networking Help Professionals

Пакет TCP/IP использует модель связи клиент-сервер. В этой модели пользователю или машине (известной как клиент) предоставляется такая услуга, как (загрузка веб-страницы) другим компьютером (называемым сервером) в сети. Набор протоколов TCP/IP в совокупности классифицируется как протокол без сохранения состояния. Это означает, что каждый запрос клиента считается новым, поскольку он не связан с предыдущими запросами.

Функция без сохранения состояния необходима, поскольку она освобождает сетевые пути, чтобы их можно было использовать постоянно. Однако сам транспортный уровень имеет состояние. Его соединение остается в силе после передачи одного сообщения до тех пор, пока пакеты не будут получены и повторно собраны в пункте назначения. Наймите наш сетевой проект TCP/IP, чтобы помочь поставщикам услуг, если вам нужен подробный документ о том, как работает этот пакет.

Уровни модели TCP/IP

Семиуровневая сетевая модель OSI (Взаимодействие открытых систем) и модель TCP/IP немного отличаются. Модель OSI разработана после модели TCP/IP. Кроме того, эталонная модель OSI определяет способ взаимодействия приложений в сети.

Уровни модели TCP/IP

Функциональность этой модели разделена на четыре уровня. Каждый из этих уровней включает в себя определенный протокол. Мы знаем, что некоторые студенты часто испытывают трудности с пониманием этих слоев. Наша помощь по проекту TCP/IP — это услуга, которая вам нужна, если вы недостаточно хорошо разбираетесь в уровнях модели TCP/IP.

· Прикладной уровень

Этот уровень обеспечивает стандартизированный обмен данными для приложений. Полезная нагрузка — это фактические данные приложения на прикладном уровне. Протоколы прикладного уровня включают HTTP, FTP, POP3 (протокол почтового отделения 3), простой протокол управления сетью (SNMP) и простой протокол передачи почты (SMTP).

· Транспортный уровень

Транспортный уровень обеспечивает сквозную сетевую связь. TCP обеспечивает управление потоком, надежность, мультиплексирование и управление связью между хостами. Протоколы транспортного уровня включают UDP (протокол пользовательских дейтаграмм) и TCP. UDP иногда используется вместо TCP для специальных целей.

· Сетевой уровень

Его также называют интернет-уровнем. Это особенно касается пакетов и подключения независимых сетей для передачи пакетов через границы сети. Протоколами этого уровня являются ICMP (Internet Control Message Protocol) и IP. ICMP используется для сообщения об ошибках.

· Физический уровень

Его также называют уровнем сетевого интерфейса или канальным уровнем. Его протоколы работают только по ссылке. Канал — это сетевой компонент, который соединяет узлы или хосты в сети. Физический уровень является самым низким и имеет протоколы, включающие ARP (протокол разрешения адресов) и Ethernet для локальных сетей (LAN).

Вы можете оплатить проект TCP/IP здесь, если у вас возникли проблемы с задачами, связанными с четырьмя уровнями модели TCP/IP.

Важен ли протокол TCP/IP?

TCP/IP не контролируется какой-либо компанией. Это не собственность. Это означает, что набор протоколов Интернета можно легко модифицировать. Кроме того, поскольку TCP/IP совместим со всеми операционными системами, компьютерным оборудованием и сетями, он может легко взаимодействовать с любой другой системой.

TCP/IP — это маршрутизируемый протокол с высокой степенью масштабируемости. Он может определить наиболее эффективный путь через сеть. TCP/IP широко используется в современной архитектуре Интернета.

TCP/IP и модель OSI

Эти два наиболее широко используемых сетевых протокола связи. OSI является концептуальной моделью и практически не используется для связи. Вместо этого он определяет, как приложения могут взаимодействовать по сети. С другой стороны, TCP/IP используется для установления соединений и сетевого взаимодействия.

Модель OSI предлагает рекомендации по организации связи, а протоколы TCP/IP являются основой, на которой был создан Интернет. Из этого вы можете видеть, что пакет протоколов Интернета является более практичной моделью.

Несмотря на различия, у этих двух моделей есть и сходство. Их основное сходство заключается в том, как они построены. Обе модели используют слои. Однако модель OSI имеет семь уровней, а модель TCP/IP — только четыре уровня.

Ниже перечислены уровни модели OSI. Вы можете купить проект TCP/IP на сайте ProgrammingHomeworkHelp.com, если вы не очень хорошо разбираетесь в слоях.

• Уровень 7: это прикладной уровень. Это позволяет пользователю взаимодействовать с приложением или сетью.
• Уровень 6: это уровень представления. Он форматирует или преобразует данные для прикладного уровня.
• Уровень 5: сеансовый уровень. Он связан с настройкой, координацией и завершением диалогов между приложениями.
• Уровень 4: транспортный уровень. Этот уровень связан с передачей данных по сети и обеспечением механизмов проверки ошибок.
• Уровень 3: сетевой уровень. Он обрабатывает перемещение данных в другие сети и через них.
• Уровень 2: это уровень канала передачи данных. Он обрабатывает ошибки, возникающие в результате передачи битов.
• Уровень 1: физический уровень. Он использует механические, электрические или процедурные интерфейсы для передачи данных.

Вы можете в любое время обратиться к нам за помощью по проекту TCP/IP. Вам не нужно спрашивать себя: «Кто может сделать мою домашнюю работу по TCP/IP?» Разместите заказ у нас и получите оценки своей мечты.

Воспользуйтесь нашей справкой по работе с сетями TCP/IP и получите оценки A+ по следующим темам домашней работы

Мы являемся 5-звездочным поставщиком помощи в выполнении домашних заданий по сетям TCP/IP. Наши блестящие сетевые специалисты успешно выполнили несколько заказов. Они воспринимают каждое домашнее задание как вызов и стремятся выполнить его в установленные сроки.

Мы знаем, что понимание сетевых концепций является сложной задачей для многих студентов. Учащиеся, столкнувшиеся с трудностями при выполнении такой домашней работы, могут передать мантию экспертам и рассчитывать на получение безупречных решений.

No related posts.