Стек протоколів TCP/IP

Стек протоколів TCP/IP Історія Комсомольця та перспективи стека TCP/IP.

Transmission Control Protocol/Internet Protocol (TCP/IP) — це промисловий стандарт стека протоколів, розроблений для глобальних мереж.

Стандарты TCP/IP було опубліковано у серії документів, названих Request for Comment (RFC). Документи RFC описують внутрішню роботу мережі Internet. Деякі RFC описують мережні сервіси чи протоколи та його реалізацію, тоді як інші узагальнюють умови застосування. Стандарти TCP/IP завжди публікуються у вигляді документів RFC, але не RFC визначають стандарти.

Стек розробили з ініціативи Міністерства оборони США (Department of Defence, DoD) більш 20 років тому вони для зв’язку експериментальної мережі ARPAnet з іншими сателлитными мережами як набір загальних протоколів для різнорідною обчислювальної середовища. Мережа ARPA підтримувала розроблювачів і дослідників в військових областях. У «тенета ARPA зв’язок між двома комп’ютерами здійснювалася з допомогою протоколу Internet Protocol (IP), що й по сьогодні є однією з основних в стеці TCP/IP і фігурує в назві стека.

Большой внесок у розвиток стека TCP/IP вніс університет Берклі, реалізувавши протоколи стека у своїй версії ОС UNIX. Широке поширення ОС UNIX привело і до широкої поширенню протоколу IP та інших протоколів стека. А на цьому стеці працює всесвітня інформаційна мережу Internet, чиє підрозділ Internet Engineering Task Force (IETF) вносить основний внесок у вдосконалення стандартів стека, публікованих у вигляді специфікацій RFC.

Если нині стік TCP/IP поширений у основному мережах із ОС UNIX, то реалізація їх у останніх версіях мережевих операційними системами для персональних комп’ютерів (Windows NT 3.5, NetWare 4.1, Windows 95) є хорошою передумовою до швидшого зростання кількості установок стека TCP/IP.

Итак, лідируюча роль стека TCP/IP пояснюється такими їхніми властивостями:

Це найбільш завершений стандартний й те водночас популярний стік мережевих протоколів, має багаторічну історію. Майже всі великі мережі передають основну частину свого трафіку з допомогою протоколу TCP/IP. Це метод отримання доступу до неї Internet. Цей стік є підставою до створення intranetкорпоративної мережі, використовує транспортні послуги Internet і гіпертекстову технологію WWW, розроблену в Internet. Усі сучасні операційні системи підтримують стік TCP/IP. Це гнучка технологія для сполуки різнорідних систем як у рівні транспортних підсистем, і лише на рівні прикладних сервісів. Це стійка масштабируемая межплатформенная середовище для додатків клієнт-сервер. Структура стека TCP/IP. Коротка характеристика протоколів

Так як стік TCP/IP розробили до появи моделі взаємодії відкритих систем ISO/OSI, так хоча він також має багаторівневу структуру, відповідність рівнів стека TCP/IP рівням моделі OSI є досить умовним.

Структура протоколів TCP/IP приведено малюнку 2.1. Протоколи TCP/IP діляться на виборах 4 рівня.

.

Рис. 2.1. Стік TCP/IP

Самый нижній (уровень IV) завжди відповідає фізичній і канальному рівням моделі OSI. Цей рівень у протоколах TCP/IP не регламентується, але підтримує все популярні стандарти фізичного і канального рівня: для локальних мереж це Ethernet, Token Ring, FDDI, Fast Ethernet, 100VG-AnyLAN, для глобальних мереж — протоколи сполук «точка-точка «SLIP і PPP, протоколи територіальних мереж з комутацією пакетів X.25, frame relay. Розроблено також спеціальна специфікація, визначальна використання технології ATM як транспорту канального рівня. Зазвичай у разі нову технологію локальних чи глобальних мереж вона швидко входить у стік TCP/IP завдяки розробці відповідного RFC, визначального метод инкапсуляции пакетів IP у її кадри.

Следующий рівень (уровень III) — це рівень межсетевого взаємодії, котрий займається передачею пакетів з різних транспортних технологій локальних мереж, територіальних мереж, ліній спеціального зв’язку й т. п.

В ролі основного протоколу мережного рівня (в термінах моделі OSI) в стеці використовується протокол IP, що завжди проектувався як протокол передачі пакетів в складових мережах, які з великої кількості локальних мереж, об'єднаних як локальними, і глобальними зв’язками. Тому протокол IP добре працює у мережах зі складною топологією, раціонально використовуючи його присутність серед них підсистем й економно витрачаючи пропускну спроможність низкоскоростных ліній зв’язку. Протокол IP є дейтаграммным протоколом, тобто не гарантує доставку пакетів до вузла призначення, а й намагається це зробити.

К рівню межсетевого взаємодії належить і все протоколи, пов’язані з упорядкуванням і модифікацією таблиць маршрутизації, такі як протоколи збору маршрутної інформації RIP (Routing Internet Protocol) і OSPF (Open Shortest Path First), і навіть протокол межсетевых управляючих повідомлень ICMP (Internet Control Message Protocol). Останній протокол призначений обмінюватись інформацією помилки між маршрутизаторами сіті й вузлом — джерелом пакета. З допомогою спеціальних пакетів ICMP повідомляється про неможливість доставки пакета, про перевищення часу життю або тривалості складання пакета з фрагментів, про аномальних величинах параметрів, про зміну маршруту пересилки та певного типу обслуговування, про стан системи тощо.

Следующий рівень (уровень II) називається основним. У цьому рівні функціонують протокол управління передачей TCP (Transmission Control Protocol) і протокол дейтаграмм користувача UDP (User Datagram Protocol). Протокол TCP забезпечує надійну передачу повідомлень між віддаленими прикладними процесами з допомогою освіти віртуальних сполук. Протокол UDP забезпечує передачу прикладних пакетів дейтаграммным способом, як і IP, і виконує лише функції сполучної ланки між мережним протоколом і численними прикладними процесами.

Верхний рівень (уровень I) називається прикладним. За довгі роки використання їх у тенетах різноманітних країн і закупівельних організацій стік TCP/IP нагромадив дуже багато протоколів і сервісів прикладного рівня. До них належать такі широко використовувані протоколи, як протокол копіювання файлів FTP, протокол эмуляции термінала telnet, поштовий протокол SMTP, вживаний у електронної пошти мережі Internet, гіпертекстові сервіси доступу до віддаленій інформації, такі як WWW і ще. Зупинимося кілька докладніше деяких із них.

Протокол пересилки файлів FTP (File Transfer Protocol) реалізує віддалений доступом до файлу. А, щоб забезпечити надійну передачу, FTP використовують у ролі транспорту протокол з впровадження сполук — TCP. Крім пересилки файлів протокол FTP пропонує та послуги. Так, користувачеві дають можливість інтерактивною роботи з віддаленій машиною, наприклад, може роздрукувати вміст її каталогів. Нарешті, FTP виконує аутентификацию користувачів. Перш, ніж одержати доступ файлу, відповідно до протоколом користувачі повинні повідомити своє ім'я і пароль. Для доступу до публічним каталогам FTP-архивов Internet парольна аутентификация непотрібен, і його обходять з допомогою спрямування такого доступу визначеного імені користувача Anonymous.

В стеці TCP/IP протокол FTP пропонує найширший набір послуг до роботи з файлами, проте є й найбільш складним для програмування. Додатка, якою потрібні всі можливості FTP, може використати інший, економічніший протокол — найпростіший протокол пересилки файлів TFTP (Trivial File Transfer Protocol). Цей протокол реалізує лише передачу файлів, причому у ролі транспорту використовується понад простий, ніж TCP, протокол без встановлення сполуки — UDP.

Протокол telnet забезпечує передачу потоку байтів між процесами, і навіть між процесом і терміналом. Найчастіше цей протокол використовується для эмуляции термінала віддаленого комп’ютера. З використанням сервісу telnet користувач фактично управляє віддаленим комп’ютером як і, як і локальний користувач, тому такий її різновид доступу вимагає хорошою захисту. Тому сервери telnet завжди використовують принаймні аутентификацию по паролю, котрий іноді більш потужні засоби захисту, наприклад, систему Kerberos.

Протокол SNMP (Simple Network Management Protocol) використовується в організацію мережного управління. Спочатку протокол SNMP розробили для віддаленого контролю та управління маршрутизаторами Internet, котрі традиційно часто називають також шлюзами. Зі збільшенням популярності протокол SNMP почали застосовувати й у управління будь-яким комунікаційним устаткуванням — концентраторами, мостами, мережними адаптерами тощо. тощо. Проблема управління у протоколі SNMP поділяється на два завдання.

Первая завдання пов’язані з передачею інформації. Протоколи передачі керуючої інформації визначають процедуру взаємодії SNMP-агента, працював у керованому устаткуванні, і SNMP-монитора, працюючого за комп’ютером адміністратора, який часто називають також консоллю управління. Протоколи передачі визначають формати повідомлень, якими обмінюються агенти і монітор.

Вторая завдання пов’язані з контрольованими перемінними, котрі характеризують стан керованого устрою. Стандарти регламентують, які дані повинні зберігатися і накопичуватися в пристроях, імена цих даних, і синтаксис цих імен. У стандарті SNMP визначено специфікація інформаційної бази даних управління мережею. Ця специфікація, відома як даних MIB (Management Information Base), визначає ті елементи даних, які керовану пристрій має зберігати, і допустимі операції з них.