Σπίτι › ΜΕ › Η βασική στοίβα πρωτοκόλλων του Διαδικτύου. Πρωτόκολλα και πρότυπα δικτύου. Αρχιτεκτονική βασικού δικτύου

Η βασική στοίβα πρωτοκόλλων του Διαδικτύου. Πρωτόκολλα και πρότυπα δικτύου. Αρχιτεκτονική βασικού δικτύου

Στοίβες πρωτοκόλλων

Μια στοίβα πρωτοκόλλων είναι ένα ιεραρχικά οργανωμένο σύνολο πρωτοκόλλων δικτύου διαφόρων επιπέδων, επαρκών για την οργάνωση και τη διασφάλιση της αλληλεπίδρασης των κόμβων σε ένα δίκτυο. Επί του παρόντος, τα δίκτυα χρησιμοποιούν μεγάλο αριθμό στοίβων πρωτοκόλλων επικοινωνίας. Οι πιο δημοφιλείς στοίβες είναι: TCP/IP, IPX/SPX, NetBIOS/SMB, Novell NetWare, DECnet, XNS, SNA και OSI. Όλες αυτές οι στοίβες, εκτός από το SNA, στα χαμηλότερα επίπεδα - φυσικό και κανάλι - χρησιμοποιούν τα ίδια καλά τυποποιημένα πρωτόκολλα Ethemet, Token Ring, FDDI και ορισμένα άλλα, τα οποία επιτρέπουν τη χρήση του ίδιου εξοπλισμού σε όλα τα δίκτυα. Αλλά επάνω ανώτερο επίπεδο x, όλες οι στοίβες εκτελούν τα δικά τους πρωτόκολλα. Αυτά τα πρωτόκολλα συχνά δεν συμμορφώνονται με τη διαστρωμάτωση που προτείνεται από το μοντέλο OSI. Συγκεκριμένα, οι λειτουργίες της συνεδρίας και του επιπέδου παρουσίασης συνήθως συνδυάζονται με το επίπεδο εφαρμογής. Αυτή η απόκλιση οφείλεται στο γεγονός ότι Μοντέλο OSIεμφανίστηκε ως αποτέλεσμα γενίκευσης των ήδη υπαρχόντων και όντως χρησιμοποιούμενων στοίβων και όχι το αντίστροφο.

Όλα τα πρωτόκολλα που περιλαμβάνονται στη στοίβα αναπτύσσονται από έναν κατασκευαστή, δηλαδή είναι σε θέση να λειτουργούν όσο το δυνατόν πιο γρήγορα και αποτελεσματικά.

Σημαντικό σημείοστη λειτουργία του εξοπλισμού δικτύου, ιδίως του προσαρμογέα δικτύου, είναι δεσμευτική με πρωτόκολλο. Σας επιτρέπει να χρησιμοποιείτε διαφορετικές στοίβες πρωτοκόλλων όταν εξυπηρετείτε έναν προσαρμογέα δικτύου. Για παράδειγμα, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τις στοίβες TCP/IP και IPX/SPX ταυτόχρονα. Εάν παρουσιαστεί ξαφνικά ένα σφάλμα κατά την προσπάθεια δημιουργίας σύνδεσης με τον παραλήπτη χρησιμοποιώντας την πρώτη στοίβα, θα μεταβεί αυτόματα στη χρήση του πρωτοκόλλου από την επόμενη στοίβα. Ένα σημαντικό σημείο σε αυτή την περίπτωση είναι η σειρά δέσμευσης, καθώς επηρεάζει σαφώς τη χρήση ενός ή άλλου πρωτοκόλλου από διαφορετικές στοίβες.

Ανεξάρτητα από το πόσοι προσαρμογείς δικτύου είναι εγκατεστημένοι στον υπολογιστή, η δέσμευση μπορεί να πραγματοποιηθεί τόσο "ένα προς πολλά" και "πολλά προς ένα", δηλαδή, μία στοίβα πρωτοκόλλου μπορεί να συνδεθεί σε πολλούς προσαρμογείς ταυτόχρονα ή πολλές στοίβες σε έναν προσαρμογέα.

Το NetWare είναι ένα λειτουργικό σύστημα δικτύου και ένα σύνολο πρωτοκόλλων δικτύου που χρησιμοποιούνται σε αυτό το σύστημα για την αλληλεπίδραση με υπολογιστές-πελάτες που είναι συνδεδεμένοι σε ένα δίκτυο. Τα πρωτόκολλα δικτύου του συστήματος βασίζονται στη στοίβα πρωτοκόλλων XNS. Το NetWare υποστηρίζει επί του παρόντος τα πρωτόκολλα TCP/IP και IPX/SPX. Το Novell NetWare ήταν δημοφιλές στις δεκαετίες του '80 και του '90 λόγω της ανώτερης απόδοσής του σε σχέση με τα λειτουργικά συστήματα γενικής χρήσης. Αυτή είναι πλέον ξεπερασμένη τεχνολογία.

Η στοίβα πρωτοκόλλου Internet Transport Protocol (XNS) των υπηρεσιών δικτύου Xerox αναπτύχθηκε από τη Xerox για μετάδοση δεδομένων μέσω δικτύων Ethernet. Περιέχει 5 επίπεδα.

Επίπεδο 1 - μέσο μετάδοσης - υλοποιεί τις λειτουργίες των φυσικών επιπέδων και των επιπέδων σύνδεσης στο μοντέλο OSI:

* διαχειρίζεται την ανταλλαγή δεδομένων μεταξύ της συσκευής και του δικτύου.

* δρομολογεί δεδομένα μεταξύ συσκευών στο ίδιο δίκτυο.

Το επίπεδο 2 - internetwork - αντιστοιχεί στο επίπεδο δικτύου στο μοντέλο OSI:

* διαχειρίζεται την ανταλλαγή δεδομένων μεταξύ συσκευών που βρίσκονται σε διαφορετικά δίκτυα (παρέχει υπηρεσία datagram σύμφωνα με το μοντέλο IEEE).

* περιγράφει τον τρόπο με τον οποίο τα δεδομένα περνούν μέσω του δικτύου.

Επίπεδο 3 - μεταφορά - αντιστοιχεί στο επίπεδο μεταφοράς στο μοντέλο OSI:

* Παρέχει επικοινωνία από άκρο σε άκρο μεταξύ της πηγής δεδομένων και του προορισμού.

Επίπεδο 4 - έλεγχος - αντιστοιχεί στο επίπεδο συνεδρίας και παρουσίασης στο μοντέλο OSI:

* διαχειρίζεται την παρουσίαση δεδομένων.

* διαχειρίζεται τον έλεγχο των πόρων της συσκευής.

Το επίπεδο 5 - εφαρμοσμένο - αντιστοιχεί στα υψηλότερα επίπεδα στο μοντέλο OSI:

* παρέχει λειτουργίες επεξεργασίας δεδομένων για εφαρμοσμένες εργασίες.

Η στοίβα πρωτοκόλλου TCP / IP (Transmission Control Protocol / Internet Protocol) είναι μακράν η πιο κοινή και λειτουργική. Λειτουργεί σε τοπικά δίκτυα οποιασδήποτε κλίμακας. Αυτή η στοίβα είναι η κύρια στοίβα παγκόσμιο δίκτυοΔιαδίκτυο. Η υποστήριξη στοίβας εφαρμόστηκε σε υπολογιστές με λειτουργικό Σύστημα UNIX. Ως αποτέλεσμα, η δημοτικότητα του πρωτοκόλλου TCP/IP έχει αυξηθεί. Η στοίβα πρωτοκόλλων TCP / IP περιλαμβάνει πολλά πρωτόκολλα που λειτουργούν σε διάφορα επίπεδα, αλλά πήρε το όνομά της χάρη σε δύο πρωτόκολλα - TCP και IP.

Το TCP (Transmission Control Protocol) είναι ένα πρωτόκολλο μεταφοράς που έχει σχεδιαστεί για τον έλεγχο της μετάδοσης δεδομένων σε δίκτυα χρησιμοποιώντας τη στοίβα πρωτοκόλλου TCP/IP. Το IP (Internet Protocol) είναι ένα πρωτόκολλο επιπέδου δικτύου που έχει σχεδιαστεί για την παράδοση δεδομένων μέσω ενός σύνθετου δικτύου χρησιμοποιώντας ένα από τα πρωτόκολλα μεταφοράς, όπως το TCP ή το UDP.

Το χαμηλότερο επίπεδο της στοίβας TCP/IP χρησιμοποιεί τυπικά πρωτόκολλα μεταφοράς δεδομένων, γεγονός που καθιστά δυνατή τη χρήση του σε δίκτυα με χρήση οποιουδήποτε τεχνολογίες δικτύουκαι σε υπολογιστές με οποιοδήποτε λειτουργικό σύστημα.

Αρχικά, το πρωτόκολλο TCP/IP αναπτύχθηκε για χρήση σε παγκόσμια δίκτυα, γι' αυτό και είναι όσο το δυνατόν πιο ευέλικτο. Ειδικότερα, λόγω της δυνατότητας κατακερματισμού πακέτων, τα δεδομένα, παρά την ποιότητα του καναλιού επικοινωνίας, σε κάθε περίπτωση φτάνουν στον προορισμό. Επιπλέον, λόγω της παρουσίας του πρωτοκόλλου IP, καθίσταται δυνατή η μεταφορά δεδομένων μεταξύ ετερογενών τμημάτων δικτύου.

Το μειονέκτημα του πρωτοκόλλου TCP/IP είναι η πολυπλοκότητα της διαχείρισης του δικτύου. Ναι, για κανονική λειτουργίατο δίκτυο απαιτεί πρόσθετους διακομιστές, όπως DNS, DHCP, κ.λπ., οι οποίοι καταλαμβάνουν τον περισσότερο χρόνο για τη συντήρηση διαχειριστής συστήματος. Limoncelli T., Hogan K., Cheylap S. - Διαχείριση συστήματος και δικτύου. 2η έκδ. έτος 2009. 944

Η στοίβα πρωτοκόλλου IPX/SPX (Internetwork Packet Exchange/Sequenced Packet Exchange) έχει αναπτυχθεί και ανήκει στην Novell. Αναπτύχθηκε για τις ανάγκες του λειτουργικού συστήματος Novell NetWare, το οποίο μέχρι πρόσφατα κατείχε μια από τις ηγετικές θέσεις μεταξύ των λειτουργικών συστημάτων διακομιστών.

Τα πρωτόκολλα IPX και SPX λειτουργούν στα επίπεδα δικτύου και μεταφοράς του μοντέλου ISO / OSI, αντίστοιχα, και έτσι αλληλοσυμπληρώνονται τέλεια.

Το πρωτόκολλο IPX μπορεί να μεταδίδει δεδομένα χρησιμοποιώντας datagrams χρησιμοποιώντας πληροφορίες δρομολόγησης δικτύου για να το κάνει. Ωστόσο, για να μεταφέρετε δεδομένα κατά μήκος της διαδρομής που βρέθηκε, πρέπει πρώτα να δημιουργήσετε μια σύνδεση μεταξύ του αποστολέα και του παραλήπτη. Αυτό κάνει το πρωτόκολλο SPX ή οποιοδήποτε άλλο πρωτόκολλο μεταφοράς που λειτουργεί παράλληλα με το IPX.

Δυστυχώς, η στοίβα πρωτοκόλλου IPX/SPX ήταν αρχικά προσανατολισμένη στην εξυπηρέτηση μικρών δικτύων, επομένως η χρήση της σε μεγάλα δίκτυα είναι αναποτελεσματική: η υπερβολική χρήση μετάδοσης σε γραμμές επικοινωνίας χαμηλής ταχύτητας είναι απαράδεκτη.

Στο φυσικό επίπεδο και στο επίπεδο σύνδεσης, η στοίβα OSI υποστηρίζει τα πρωτόκολλα Ethernet, Token Ring, FDDI, καθώς και τα πρωτόκολλα LLC, X.25 και ISDN, δηλαδή χρησιμοποιεί όλα τα δημοφιλή πρωτόκολλα χαμηλότερου επιπέδου που έχουν αναπτυχθεί εκτός της στοίβας, όπως τις περισσότερες άλλες στοίβες. Το επίπεδο δικτύου περιλαμβάνει το σχετικά σπάνια χρησιμοποιούμενο πρωτόκολλο δικτύου με προσανατολισμό σύνδεσης (CONP) και πρωτόκολλο δικτύου χωρίς σύνδεση (CLNP). Τα πρωτόκολλα δρομολόγησης της στοίβας OSI είναι ES-IS (End System -- Intermediate System) μεταξύ τελικών και ενδιάμεσων συστημάτων και IS-IS (Intermediate System -- Intermediate System) μεταξύ ενδιάμεσων συστημάτων. Το επίπεδο μεταφοράς της στοίβας OSI κρύβει τη διάκριση μεταξύ υπηρεσιών δικτύου χωρίς σύνδεση και χωρίς σύνδεση, έτσι ώστε οι χρήστες να λαμβάνουν την απαιτούμενη ποιότητα υπηρεσιών ανεξάρτητα από το υποκείμενο επίπεδο δικτύου. Για να διασφαλιστεί αυτό, το επίπεδο μεταφοράς απαιτεί από τον χρήστη να καθορίσει την επιθυμητή ποιότητα υπηρεσίας. Οι υπηρεσίες επιπέδου εφαρμογής παρέχουν μεταφορά αρχείων, εξομοίωση τερματικού, υπηρεσίες καταλόγου και αλληλογραφία. Από αυτά, τα πιο δημοφιλή είναι η υπηρεσία καταλόγου (πρότυπο X.500), το ηλεκτρονικό ταχυδρομείο (X.400), το πρωτόκολλο εικονικού τερματικού (VTP), το πρωτόκολλο μεταφοράς αρχείων, πρόσβασης και ελέγχου (FTAM), το πρωτόκολλο μεταφοράς και ελέγχου εργασίας (JTM). ).

Μια αρκετά δημοφιλής στοίβα πρωτοκόλλων που αναπτύχθηκε από την IBM και τη Microsoft, αντίστοιχα, επικεντρώθηκε στη χρήση στα προϊόντα αυτών των εταιρειών. Όπως το TCP/IP, τα τυπικά πρωτόκολλα όπως το Ethernet, το Token Ring και άλλα λειτουργούν στα φυσικά επίπεδα και τα επίπεδα σύνδεσης δεδομένων της στοίβας NetBIOS / SMB, γεγονός που καθιστά δυνατή τη χρήση του σε συνδυασμό με οποιονδήποτε ενεργό εξοπλισμό δικτύου. Στα ανώτερα επίπεδα, λειτουργούν τα πρωτόκολλα NetBIOS (Network Basic Input / Output System) και SMB (Server Message Block).

Το πρωτόκολλο NetBIOS αναπτύχθηκε στα μέσα της δεκαετίας του '80 του περασμένου αιώνα, αλλά σύντομα αντικαταστάθηκε από το πιο λειτουργικό πρωτόκολλο NetBEUI (NetBIOS Extended User Interface), το οποίο επιτρέπει την οργάνωση μιας πολύ αποτελεσματικής ανταλλαγής πληροφοριών σε δίκτυα που δεν αποτελούνται από περισσότερους από 200 υπολογιστές .

Η επικοινωνία μεταξύ υπολογιστών χρησιμοποιεί λογικά ονόματα που εκχωρούνται δυναμικά σε υπολογιστές όταν συνδέονται στο δίκτυο. Σε αυτήν την περίπτωση, ο πίνακας ονομάτων διανέμεται σε κάθε υπολογιστή του δικτύου. Υποστηρίζεται επίσης η εργασία με ονόματα ομάδων, η οποία σας επιτρέπει να μεταφέρετε δεδομένα σε πολλούς παραλήπτες ταυτόχρονα.

Τα κύρια πλεονεκτήματα του πρωτοκόλλου NetBEUI είναι η ταχύτητα και οι πολύ χαμηλές απαιτήσεις πόρων. Εάν θέλετε να οργανώσετε γρήγορη ανταλλαγή δεδομένων σε ένα μικρό δίκτυο που αποτελείται από ένα μόνο τμήμα, δεν υπάρχει καλύτερο πρωτόκολλο για αυτό. Επιπλέον, η εγκατεστημένη σύνδεση δεν είναι υποχρεωτική απαίτηση για την παράδοση μηνυμάτων: ελλείψει σύνδεσης, το πρωτόκολλο χρησιμοποιεί τη μέθοδο datagram, όταν το μήνυμα παρέχεται με τη διεύθυνση του παραλήπτη και του αποστολέα και «απογειώνεται», μετακινείται από τον έναν υπολογιστή στον άλλο.

Ωστόσο, το NetBEUI έχει επίσης ένα σημαντικό μειονέκτημα: στερείται εντελώς την έννοια της δρομολόγησης πακέτων, επομένως η χρήση του σε πολύπλοκα σύνθετα δίκτυα δεν έχει νόημα. Pyatibratov A.P., Gudyno L.P., Kirichenko A.A. Υπολογιστικές μηχανές, δίκτυα και συστήματα τηλεπικοινωνιών Μόσχα 2009. 292s

Όσον αφορά το πρωτόκολλο SMB (Server Message Block), οργανώνει τη λειτουργία του δικτύου στα τρία υψηλότερα επίπεδα - επίπεδα συνόδου, παρουσίασης και εφαρμογής. Όταν το χρησιμοποιείτε, καθίσταται δυνατή η πρόσβαση σε αρχεία, εκτυπωτές και άλλους πόρους δικτύου. Αυτό το πρωτόκολλο έχει βελτιωθεί αρκετές φορές (τρεις εκδόσεις έχουν κυκλοφορήσει), γεγονός που κατέστησε δυνατή τη χρήση του ακόμη και σε τέτοια σύγχρονα λειτουργικά συστήματα όπως τα Microsoft Vista και Windows 7. Το πρωτόκολλο SMB είναι καθολικό και μπορεί να συνδυαστεί με σχεδόν οποιοδήποτε πρωτόκολλο μεταφοράς, όπως TCP / IP και SPX.

Η στοίβα πρωτοκόλλου DECnet (Digital Equipment Corporation net) περιέχει 7 επίπεδα. Παρά τη διαφορά στην ορολογία, τα επίπεδα DECnet είναι πολύ παρόμοια με τα επίπεδα του μοντέλου OSI. Το DECnet εφαρμόζει την έννοια της αρχιτεκτονικής δικτύου DNA (Digital Network Architecture) που αναπτύχθηκε από την DEC, σύμφωνα με την οποία ετερογενή υπολογιστικά συστήματα (υπολογιστές διαφορετικών κλάσεων) που λειτουργούν σε διάφορα λειτουργικά συστήματα μπορούν να συνδυαστούν σε γεωγραφικά κατανεμημένες πληροφορίες και υπολογιστικά δίκτυα.

Το πρωτόκολλο SNA (System Network Architecture) της IBM έχει σχεδιαστεί για απομακρυσμένη επικοινωνία με μεγάλους υπολογιστές και περιέχει 7 επίπεδα. Το SNA βασίζεται στην ιδέα του κεντρικού υπολογιστή και παρέχει απομακρυσμένη πρόσβαση τερματικού σε κεντρικούς υπολογιστές της IBM. Το κύριο χαρακτηριστικό του SNA είναι η δυνατότητα κάθε τερματικού να έχει πρόσβαση σε οποιοδήποτε πρόγραμμα εφαρμογής του κύριου υπολογιστή. Η αρχιτεκτονική του δικτύου του συστήματος υλοποιείται με βάση μια μέθοδο εικονικής τηλεπικοινωνιακής πρόσβασης (Μέθοδος Virtual Telecommunication Access Method - VTAM) στον κύριο υπολογιστή. Το VTAM διαχειρίζεται όλους τους συνδέσμους και τα τερματικά, με κάθε τερματικό να έχει πρόσβαση σε όλες τις εφαρμογές.

Αυτό το άρθρο θα καλύψει τα βασικά του μοντέλου TCP/IP. Για καλύτερη κατανόηση, περιγράφονται τα κύρια πρωτόκολλα και οι υπηρεσίες. Το κύριο πράγμα είναι να μην βιαστείτε και να προσπαθήσετε να κατανοήσετε κάθε πράγμα σταδιακά. Όλα είναι αλληλένδετα και χωρίς να καταλάβουμε το ένα, θα είναι δύσκολο να κατανοήσουμε το άλλο. Εδώ υπάρχουν πολύ επιφανειακές πληροφορίες, επομένως αυτό το άρθρο μπορεί να ονομαστεί με ασφάλεια "Στοίβα πρωτοκόλλου TCP/IP για ανδρείκελα". Ωστόσο, πολλά πράγματα εδώ δεν είναι τόσο δύσκολο να κατανοηθούν όσο φαίνεται με την πρώτη ματιά.

TCP/IP

Η στοίβα TCP/IP είναι ένα μοντέλο δικτύου για τη μετάδοση δεδομένων σε ένα δίκτυο· καθορίζει τη σειρά με την οποία αλληλεπιδρούν οι συσκευές. Τα δεδομένα εισέρχονται στο επίπεδο σύνδεσης δεδομένων και υποβάλλονται σε επεξεργασία με τη σειρά από κάθε επίπεδο παραπάνω. Η στοίβα παρουσιάζεται ως μια αφαίρεση που εξηγεί τις αρχές επεξεργασίας και λήψης δεδομένων.

Η στοίβα πρωτοκόλλου δικτύου TCP/IP έχει 4 επίπεδα:

Κανάλι (Σύνδεσμος).
Δίκτυο (Διαδίκτυο).
Μεταφορές (Μεταφορές).
Εφαρμοσμένη (Εφαρμογή).

Επίπεδο εφαρμογής

Το επίπεδο εφαρμογής επιτρέπει την αλληλεπίδραση μεταξύ της εφαρμογής και άλλων επιπέδων της στοίβας πρωτοκόλλου, αναλύει και μετατρέπει τις εισερχόμενες πληροφορίες σε μορφή κατάλληλη για λογισμικό. Είναι πιο κοντά στον χρήστη και αλληλεπιδρά άμεσα μαζί του.

HTTP;
SMTP

Κάθε πρωτόκολλο ορίζει τη δική του σειρά και αρχές για την εργασία με δεδομένα.

Το HTTP (HyperText Transfer Protocol) έχει σχεδιαστεί για μεταφορά δεδομένων. Στέλνει, για παράδειγμα, έγγραφα HTML που χρησιμεύουν ως βάση μιας ιστοσελίδας. Απλοποιημένο, το σχήμα εργασίας παρουσιάζεται ως "πελάτης - διακομιστής". Ο πελάτης στέλνει ένα αίτημα, ο διακομιστής το αποδέχεται, το επεξεργάζεται σωστά και επιστρέφει το τελικό αποτέλεσμα.

Λειτουργεί ως πρότυπο μεταφοράς αρχείων δικτύου. Ο πελάτης στέλνει ένα αίτημα για ένα συγκεκριμένο αρχείο, ο διακομιστής αναζητά αυτό το αρχείο στη βάση δεδομένων του και, εάν βρεθεί με επιτυχία, το στέλνει ως απάντηση.

Χρησιμοποιείται για μεταφορά ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΔΙΕΥΘΥΝΣΗ. Η λειτουργία SMTP περιλαμβάνει τρία διαδοχικά βήματα:

Προσδιορισμός της διεύθυνσης του αποστολέα. Αυτό είναι απαραίτητο για την επιστροφή επιστολών.
Ορισμός παραλήπτη. Αυτό το βήμα μπορεί να επαναληφθεί αρκετές φορές κατά τον καθορισμό πολλών παραληπτών.
Προσδιορίστε το περιεχόμενο του μηνύματος και στείλτε. Τα δεδομένα σχετικά με τον τύπο μηνύματος μεταδίδονται ως πληροφορίες υπηρεσίας. Εάν ο διακομιστής επιβεβαιώσει ότι είναι έτοιμος να αποδεχτεί το πακέτο, τότε η ίδια η συναλλαγή δεσμεύεται.

Επί κεφαλής

Η κεφαλίδα περιέχει δεδομένα υπηρεσίας. Είναι σημαντικό να καταλάβετε ότι προορίζονται μόνο για ένα συγκεκριμένο επίπεδο. Αυτό σημαίνει ότι μόλις αποσταλεί το πακέτο στον παραλήπτη, θα υποβληθεί σε επεξεργασία εκεί σύμφωνα με το ίδιο μοντέλο, αλλά με αντίστροφη σειρά. Η ένθετη κεφαλίδα θα φέρει ειδικές πληροφορίες που μπορούν να υποστούν επεξεργασία μόνο με συγκεκριμένους τρόπους.

Για παράδειγμα, μια κεφαλίδα που είναι ένθετη στο επίπεδο μεταφοράς μπορεί να υποβληθεί σε επεξεργασία μόνο από το επίπεδο μεταφοράς στην άλλη πλευρά. Άλλοι απλά θα το αγνοήσουν.

στρώμα μεταφοράς

Στο επίπεδο μεταφοράς, οι λαμβανόμενες πληροφορίες επεξεργάζονται ως ενιαία μονάδα, ανεξάρτητα από το περιεχόμενο. Τα ληφθέντα μηνύματα χωρίζονται σε τμήματα, προστίθεται μια κεφαλίδα σε αυτά και όλα αυτά αποστέλλονται παρακάτω.

Πρωτόκολλα μεταφοράς δεδομένων:

Το πιο ευρέως χρησιμοποιούμενο πρωτόκολλο. Είναι υπεύθυνο για την εγγυημένη μεταφορά δεδομένων. Κατά την αποστολή πακέτων, ελέγχονται άθροισμα ελέγχου, διαδικασία συναλλαγής. Αυτό σημαίνει ότι οι πληροφορίες θα φτάσουν "ασφαλείς" ανεξάρτητα από τις συνθήκες.

Το UDP (User Datagram Protocol) είναι το δεύτερο πιο δημοφιλές πρωτόκολλο. Είναι επίσης υπεύθυνο για τη μεταφορά δεδομένων. Το ιδιαίτερο χαρακτηριστικό του έγκειται στην απλότητά του. Τα πακέτα απλά αποστέλλονται χωρίς καμία ειδική συσχέτιση.

TCP ή UDP;

Κάθε ένα από αυτά τα πρωτόκολλα έχει το δικό του πεδίο εφαρμογής. Λογικά καθορίζεται από τα χαρακτηριστικά του έργου.

Το κύριο πλεονέκτημα του UDP είναι η ταχύτητα μετάδοσης του. Το TCP είναι ένα σύνθετο πρωτόκολλο με πολλούς ελέγχους, ενώ το UDP φαίνεται να είναι πιο απλοποιημένο και επομένως πιο γρήγορο.

Το μειονέκτημα είναι η απλότητα. Λόγω της έλλειψης ελέγχων, η ακεραιότητα των δεδομένων δεν είναι εγγυημένη. Έτσι, οι πληροφορίες απλώς αποστέλλονται και όλοι οι έλεγχοι και οι παρόμοιοι χειρισμοί παραμένουν στην εφαρμογή.

Το UDP χρησιμοποιείται, για παράδειγμα, για την παρακολούθηση βίντεο. Για ένα αρχείο βίντεο, η απώλεια ενός μικρού αριθμού τμημάτων δεν είναι κρίσιμη, ενώ η ταχύτητα λήψης είναι ο πιο σημαντικός παράγοντας.

Ωστόσο, εάν πρέπει να στείλετε κωδικούς πρόσβασης ή στοιχεία τραπεζικής κάρτας, τότε η ανάγκη χρήσης του TCP είναι προφανής. Η απώλεια ακόμη και του πιο μικρού κομματιού δεδομένων μπορεί να έχει καταστροφικές συνέπειες. Η ταχύτητα σε αυτή την περίπτωση δεν είναι τόσο σημαντική όσο η ασφάλεια.

επίπεδο δικτύου

Το επίπεδο δικτύου σχηματίζει πακέτα από τις λαμβανόμενες πληροφορίες και προσθέτει μια κεφαλίδα. Το πιο σημαντικό κομμάτι δεδομένων είναι οι διευθύνσεις IP και MAC των αποστολέων και των παραληπτών.

Διεύθυνση IP (Διεύθυνση Πρωτοκόλλου Διαδικτύου) - λογική διεύθυνση της συσκευής. Περιέχει πληροφορίες σχετικά με τη θέση της συσκευής στο δίκτυο. Παράδειγμα εγγραφής: .

Διεύθυνση MAC (Διεύθυνση ελέγχου πρόσβασης μέσων) - η φυσική διεύθυνση της συσκευής. Χρησιμοποιείται για αναγνώριση. Ανατέθηκε στον εξοπλισμό δικτύου στο στάδιο της κατασκευής. Αντιπροσωπεύεται ως αριθμός έξι byte. Για παράδειγμα: .

Το επίπεδο δικτύου είναι υπεύθυνο για:

Καθορισμός οδών παράδοσης.
Μεταφορά πακέτων μεταξύ δικτύων.
Εκχώρηση μοναδικών διευθύνσεων.

Οι δρομολογητές είναι συσκευές επιπέδου δικτύου. Ανοίγουν το δρόμο μεταξύ του υπολογιστή και του διακομιστή με βάση τα δεδομένα που λαμβάνονται.

Το πιο δημοφιλές πρωτόκολλο αυτού του επιπέδου είναι το IP.

Το IP (Internet Protocol) είναι ένα πρωτόκολλο Διαδικτύου σχεδιασμένο για διευθυνσιοδότηση δικτύου. Χρησιμοποιείται για τη δημιουργία διαδρομών κατά μήκος των οποίων ανταλλάσσονται πακέτα. Δεν διαθέτει κανένα μέσο ελέγχου και επιβεβαίωσης της ακεραιότητας. Για την παροχή εγγυήσεων παράδοσης, χρησιμοποιείται το TCP, το οποίο χρησιμοποιεί IP ως πρωτόκολλο μεταφοράς. Η κατανόηση των αρχών αυτής της συναλλαγής εξηγεί μεγάλο μέρος της βάσης του πώς λειτουργεί η στοίβα πρωτοκόλλου TCP/IP.

Τύποι διευθύνσεων IP

Τα δίκτυα χρησιμοποιούν δύο τύπους διευθύνσεων IP:

Δημόσιο.
Ιδιωτικός.

Public (Public) χρησιμοποιούνται στο Διαδίκτυο. Ο κύριος κανόνας είναι η απόλυτη μοναδικότητα. Ένα παράδειγμα χρήσης τους είναι οι δρομολογητές, καθένας από τους οποίους έχει τη δική του διεύθυνση IP για αλληλεπίδραση με το Διαδίκτυο. Μια τέτοια διεύθυνση ονομάζεται δημόσια διεύθυνση.

Το Private (Private) δεν χρησιμοποιούνται στο Διαδίκτυο. Στο παγκόσμιο δίκτυο, τέτοιες διευθύνσεις δεν είναι μοναδικές. Παράδειγμα - το τοπικό δίκτυο. Σε κάθε συσκευή εκχωρείται μια μοναδική διεύθυνση IP εντός του δικτύου.

Η αλληλεπίδραση με το Διαδίκτυο πραγματοποιείται μέσω ενός δρομολογητή, ο οποίος, όπως προαναφέρθηκε, έχει τη δική του δημόσια διεύθυνση IP. Έτσι, όλοι οι υπολογιστές που είναι συνδεδεμένοι στο δρομολογητή εμφανίζονται στο Διαδίκτυο για λογαριασμό μιας δημόσιας διεύθυνσης IP.

IPv4

Η πιο ευρέως χρησιμοποιούμενη έκδοση του Πρωτοκόλλου Διαδικτύου. Προγενέστερα του IPv6. Η μορφή εγγραφής είναι τέσσερις αριθμοί οκτώ bit που χωρίζονται με τελείες. Η μάσκα υποδικτύου υποδεικνύεται μέσω του πρόσημου κλάσματος. Το μήκος της διεύθυνσης είναι 32 bit. Στη συντριπτική πλειοψηφία των περιπτώσεων, όταν μιλαμεσχετικά με τη διεύθυνση IP, σημαίνει IPv4.

Μορφή εγγραφής: .

IPv6

Αυτή η έκδοση προορίζεται για την επίλυση προβλημάτων προηγούμενη έκδοση. Το μήκος της διεύθυνσης είναι 128 bit.

Το κύριο πρόβλημα που λύνει το IPv6 είναι η εξάντληση των διευθύνσεων IPv4. Τα προαπαιτούμενα άρχισαν να εμφανίζονται ήδη στις αρχές της δεκαετίας του '80. Παρά το γεγονός ότι αυτό το πρόβλημα εισήλθε σε οξύ στάδιο ήδη το 2007-2009, η εισαγωγή του IPv6 «κερδίζει δυναμική» πολύ αργά.

Το κύριο πλεονέκτημα του IPv6 είναι η ταχύτερη σύνδεση στο Διαδίκτυο. Αυτό συμβαίνει επειδή αυτή η έκδοση του πρωτοκόλλου δεν απαιτεί μετάφραση διεύθυνσης. Η απλή δρομολόγηση βρίσκεται σε εξέλιξη. Αυτό είναι λιγότερο δαπανηρό και, ως εκ τούτου, η πρόσβαση σε πόρους του Διαδικτύου παρέχεται ταχύτερα από ό,τι στο IPv4.

Παράδειγμα εγγραφής: .

Υπάρχουν τρεις τύποι διευθύνσεων IPv6:

Unicast.
anycast.
multicast.

Το Unicast είναι ένας τύπος unicast IPv6. Όταν αποστέλλεται, το πακέτο φτάνει μόνο στη διεπαφή που βρίσκεται στην αντίστοιχη διεύθυνση.

Το Anycast αναφέρεται σε διευθύνσεις IPv6 πολλαπλής διανομής. Το απεσταλμένο πακέτο θα φτάσει στην πλησιέστερη διεπαφή δικτύου. Χρησιμοποιείται μόνο από δρομολογητές.

Multicast είναι multicast. Αυτό σημαίνει ότι το απεσταλμένο πακέτο θα φτάσει σε όλες τις διεπαφές στην ομάδα πολλαπλής διανομής. Σε αντίθεση με τη μετάδοση, η οποία "μεταδίδεται σε όλους", η multicast εκπέμπει μόνο σε μια συγκεκριμένη ομάδα.

Μάσκα υποδικτύου

Η μάσκα υποδικτύου αποκαλύπτει το υποδίκτυο και τον αριθμό κεντρικού υπολογιστή από μια διεύθυνση IP.

Για παράδειγμα, μια διεύθυνση IP έχει μια μάσκα. Σε αυτήν την περίπτωση, η μορφή εγγραφής θα μοιάζει με αυτό. Ο αριθμός "24" είναι ο αριθμός των bit στη μάσκα. Οκτώ bit ισούται με μια οκτάδα, η οποία μπορεί επίσης να ονομαστεί byte.

Πιο αναλυτικά, η μάσκα υποδικτύου μπορεί να αναπαρασταθεί σε δυαδικό συμβολισμό ως εξής: . Έχει τέσσερις οκτάδες και η καταχώρηση αποτελείται από "1" και "0". Αν προσθέσουμε τον αριθμό των μονάδων, θα έχουμε ένα σύνολο "24". Ευτυχώς, η καταμέτρηση με ένα δεν είναι απαραίτητη, γιατί σε μια οκτάδα υπάρχουν 8 τιμές. Βλέπουμε ότι τρεις από αυτές γεμίζουν με μονάδες, αθροίζονται και παίρνουν "24".

Αν μιλάμε συγκεκριμένα για τη μάσκα υποδικτύου, τότε στη δυαδική αναπαράσταση έχει είτε ένα είτε μηδενικά σε μία οκτάδα. Σε αυτήν την περίπτωση, η ακολουθία είναι τέτοια που τα byte με ένα έρχονται πρώτα και μόνο μετά με μηδενικά.

Ας εξετάσουμε ένα μικρό παράδειγμα. Υπάρχει μια διεύθυνση IP και μια μάσκα υποδικτύου. Μετράμε και γράφουμε: . Τώρα συγκρίνουμε τη μάσκα με τη διεύθυνση IP. Αυτές οι οκτάδες μάσκας στις οποίες όλες οι τιμές είναι ίσες με μία (255) αφήνουν τις αντίστοιχες οκτάδες στη διεύθυνση IP αμετάβλητες. Εάν η τιμή είναι μηδέν (0), τότε οι οκτάδες στη διεύθυνση IP γίνονται επίσης μηδέν. Έτσι, στην τιμή διεύθυνσης υποδικτύου παίρνουμε .

Υποδίκτυο και κεντρικός υπολογιστής

Το υποδίκτυο είναι υπεύθυνο για τον λογικό διαχωρισμό. Στην πραγματικότητα, πρόκειται για συσκευές που χρησιμοποιούν το ίδιο τοπικό δίκτυο. Καθορίζεται από μια σειρά διευθύνσεων IP.

Κεντρικός υπολογιστής είναι η διεύθυνση της διεπαφής δικτύου ( κάρτα δικτύου). Καθορίζεται από τη διεύθυνση IP με χρήση μάσκας. Για παράδειγμα: . Δεδομένου ότι οι τρεις πρώτες οκτάδες είναι το υποδίκτυο, . Αυτός είναι ο αριθμός υποδοχής.

Το εύρος των διευθύνσεων κεντρικού υπολογιστή είναι από 0 έως 255. Ο αριθμός κεντρικού υπολογιστή "0" είναι, στην πραγματικότητα, η διεύθυνση του ίδιου του υποδικτύου. Και ο αριθμός του οικοδεσπότη "255" είναι παρουσιαστής εκπομπής.

Απευθυνόμενος

Τρεις τύποι διευθύνσεων χρησιμοποιούνται για τη διευθυνσιοδότηση στη στοίβα πρωτοκόλλου TCP/IP:

Τοπικός.
Δίκτυο.
Ονόματα τομέα.

Οι διευθύνσεις MAC ονομάζονται τοπικές. Χρησιμοποιούνται για διευθυνσιοδότηση σε τεχνολογίες LAN όπως το Ethernet. Στο πλαίσιο του TCP/IP, "τοπικό" σημαίνει ότι λειτουργούν μόνο εντός ενός υποδικτύου.

Η διεύθυνση δικτύου στη στοίβα πρωτοκόλλου TCP/IP είναι η διεύθυνση IP. Όταν αποστέλλεται ένα αρχείο, η διεύθυνση του παραλήπτη διαβάζεται από την κεφαλίδα του. Με αυτό, ο δρομολογητής μαθαίνει τον αριθμό κεντρικού υπολογιστή και το υποδίκτυο και, με βάση αυτές τις πληροφορίες, ορίζει μια διαδρομή προς τον τερματικό κόμβο.

Τα ονόματα τομέα είναι οι αναγνώσιμες από τον άνθρωπο διευθύνσεις ιστότοπων στο Διαδίκτυο. Οι διακομιστές Ιστού στο Διαδίκτυο είναι προσβάσιμοι μέσω μιας δημόσιας διεύθυνσης IP. Η επεξεργασία του γίνεται με επιτυχία από υπολογιστές, αλλά φαίνεται πολύ άβολο για τους ανθρώπους. Προκειμένου να αποφευχθούν τέτοιες επιπλοκές, χρησιμοποιούνται ονόματα τομέα, τα οποία αποτελούνται από περιοχές που ονομάζονται «τομείς». Είναι διατεταγμένα σε αυστηρή ιεραρχία, από πάνω προς τα κάτω.

Ο τομέας πρώτου επιπέδου αντιπροσωπεύει συγκεκριμένες πληροφορίες. Γενικά (.org, .net) δεν περιορίζεται σε αυστηρά όρια. Η αντίστροφη κατάσταση είναι με το τοπικό (.us, .ru). Συνήθως είναι γεωγραφικά δεμένα.

Οι τομείς κατώτερου επιπέδου είναι οτιδήποτε άλλο. Μπορεί να είναι οποιουδήποτε μεγέθους και να περιέχει οποιονδήποτε αριθμό τιμών.

Για παράδειγμα, το "www.test.quiz.sg" είναι ένα έγκυρο όνομα τομέα, όπου το "sg" είναι ένας τοπικός τομέας πρώτου (ανώτατου) επιπέδου, το "quiz.sg" είναι ένας τομέας δεύτερου επιπέδου, "test.quiz.sg" είναι τομέας τρίτου επιπέδου. Τα ονόματα τομέα μπορεί επίσης να αναφέρονται ως ονόματα DNS.

Καθιερώνει έναν αγώνα μεταξύ ονόματα τομέακαι δημόσια διεύθυνση IP. Όταν πληκτρολογείτε ένα όνομα τομέα σε μια συμβολοσειρά προγράμματος περιήγησης, το DNS θα εντοπίσει την αντίστοιχη διεύθυνση IP και θα αναφέρει στη συσκευή. Η συσκευή θα το επεξεργαστεί και θα το επιστρέψει ως ιστοσελίδα.

Στρώμα σύνδεσης

Στο επίπεδο σύνδεσης, προσδιορίζεται η σχέση μεταξύ της συσκευής και του φυσικού μέσου μετάδοσης, προστίθεται μια κεφαλίδα. Υπεύθυνος για την κωδικοποίηση δεδομένων και την προετοιμασία πλαισίων για μετάδοση μέσω του φυσικού μέσου. Οι μεταγωγείς δικτύου λειτουργούν σε αυτό το επίπεδο.

Τα πιο κοινά πρωτόκολλα:

ethernet.
WLAN.

Το Ethernet είναι η πιο κοινή τεχνολογία ενσύρματου LAN.

WLAN - βάση τοπικού δικτύου ασύρματες τεχνολογίες. Οι συσκευές αλληλεπιδρούν χωρίς φυσικές συνδέσεις καλωδίων. Ένα παράδειγμα της πιο κοινής μεθόδου είναι το Wi-Fi.

Διαμόρφωση TCP/IP για χρήση στατικής διεύθυνσης IPv4

Μια στατική διεύθυνση IPv4 εκχωρείται απευθείας στις ρυθμίσεις της συσκευής ή αυτόματα όταν είναι συνδεδεμένη σε δίκτυο και είναι μόνιμη.

Για να διαμορφώσετε τη στοίβα πρωτοκόλλου TCP/IP ώστε να χρησιμοποιεί μια μόνιμη διεύθυνση IPv4, εισαγάγετε την εντολή ipconfig / all στην κονσόλα και βρείτε τα ακόλουθα δεδομένα.

Διαμόρφωση TCP/IP για χρήση δυναμικής διεύθυνσης IPv4

Μια δυναμική διεύθυνση IPv4 χρησιμοποιείται για μια χρονική περίοδο, εκμισθώνεται και στη συνέχεια αλλάζει. Εκχωρείται αυτόματα στη συσκευή όταν συνδέεται στο δίκτυο.

Για να ρυθμίσετε τις παραμέτρους της στοίβας πρωτοκόλλου TCP/IP ώστε να χρησιμοποιεί μια μη μόνιμη διεύθυνση IP, πρέπει να μεταβείτε στις ιδιότητες της επιθυμητής σύνδεσης, να ανοίξετε τις ιδιότητες IPv4 και να επιλέξετε τα πλαίσια όπως υποδεικνύεται.

Μέθοδοι μεταφοράς δεδομένων

Τα δεδομένα μεταδίδονται μέσω του φυσικού μέσου με τρεις τρόπους:

απλός.
μισό duplex.
full duplex.

Το Simplex είναι μια μονόδρομη επικοινωνία. Η μετάδοση πραγματοποιείται μόνο από μία συσκευή, ενώ η άλλη λαμβάνει μόνο το σήμα. Μπορούμε να πούμε ότι οι πληροφορίες μεταδίδονται μόνο προς μία κατεύθυνση.

Παραδείγματα επικοινωνίας simplex:

τηλεοπτική μετάδοση.
Σήμα από δορυφόρους GPS.

Η Half-duplex είναι μια αμφίδρομη επικοινωνία. Ωστόσο, μόνο ένας κόμβος μπορεί να μεταδώσει ένα σήμα σε μια δεδομένη στιγμή. Με μια τέτοια επικοινωνία, δύο συσκευές δεν μπορούν να χρησιμοποιήσουν το ίδιο κανάλι ταυτόχρονα. Ένα πλήρες μπορεί να είναι φυσικά αδύνατο ή να οδηγήσει σε συγκρούσεις. Λέγεται ότι συγκρούονται για το μέσο μετάδοσης. Αυτή η λειτουργία χρησιμοποιείται όταν χρησιμοποιείτε ομοαξονικό καλώδιο.

Ένα παράδειγμα επικοινωνίας ημι-αμφίδρομης επικοινωνίας είναι η επικοινωνία με φορητό ραδιόφωνο στην ίδια συχνότητα.

Full Duplex - πλήρης αμφίδρομη επικοινωνία. Οι συσκευές μπορούν να μεταδίδουν και να λαμβάνουν ταυτόχρονα. Δεν έρχονται σε σύγκρουση ως προς το μέσο μετάδοσης. Αυτή η λειτουργία χρησιμοποιείται όταν χρησιμοποιείται τεχνολογία Fast Ethernet και σύνδεση συνεστραμμένου ζεύγους.

Ένα παράδειγμα πλήρους αμφίδρομης επικοινωνίας είναι η τηλεφωνική επικοινωνία μέσω δικτύου κινητής τηλεφωνίας.

TCP/IP έναντι OSI

Το μοντέλο OSI ορίζει τις αρχές μετάδοσης δεδομένων. Τα επίπεδα της στοίβας πρωτοκόλλου TCP/IP αντιστοιχούν απευθείας σε αυτό το μοντέλο. Σε αντίθεση με το TCP/IP τεσσάρων επιπέδων, έχει 7 επίπεδα:

Φυσική (Φυσική).
Κανάλι (Σύνδεσμος δεδομένων).
Δίκτυο (Δίκτυο).
Μεταφορές (Μεταφορές).
Συνεδρία (Session).
Executive (Παρουσίαση).
Εφαρμοσμένη (Εφαρμογή).

ΣΕ αυτή τη στιγμήΔεν είναι απαραίτητο να εμβαθύνουμε πολύ σε αυτό το μοντέλο, αλλά τουλάχιστον μια επιφανειακή κατανόηση είναι απαραίτητη.

Το επίπεδο εφαρμογής στο μοντέλο TCP/IP αντιστοιχεί στα τρία κορυφαία επίπεδα OSI. Όλα λειτουργούν με εφαρμογές, οπότε μπορείτε να εντοπίσετε ξεκάθαρα τη λογική ενός τέτοιου συνδυασμού. Αυτή η γενικευμένη δομή της στοίβας πρωτοκόλλου TCP/IP κάνει την αφαίρεση πιο κατανοητή.

Το στρώμα μεταφοράς παραμένει αμετάβλητο. Εκτελεί τις ίδιες λειτουργίες.

Το επίπεδο δικτύου είναι επίσης αμετάβλητο. Εκτελεί ακριβώς τις ίδιες εργασίες.

Το επίπεδο σύνδεσης στο TCP/IP αντιστοιχεί στα δύο τελευταία επίπεδα OSI. Το επίπεδο σύνδεσης δημιουργεί πρωτόκολλα για τη μεταφορά δεδομένων σε όλο το φυσικό μέσο.

Το φυσικό είναι στην πραγματικότητα φυσική σύνδεση- ηλεκτρικά σήματα, σύνδεσμοι κ.λπ. Στη στοίβα πρωτοκόλλου TCP/IP, αποφασίστηκε να συνδυαστούν αυτά τα δύο επίπεδα σε ένα, αφού και τα δύο λειτουργούν με το φυσικό μέσο.

Το Διαδίκτυο είναι ένα παγκόσμιο σύστημα διασυνδεδεμένων υπολογιστών, τοπικών και άλλων δικτύων που αλληλεπιδρούν μεταξύ τους μέσω της στοίβας πρωτοκόλλου TCP/IP (Εικ. 1.).

Εικόνα 1 - Γενικευμένο διάγραμμα του Διαδικτύου

Το Διαδίκτυο επιτρέπει την ανταλλαγή πληροφοριών μεταξύ όλων των υπολογιστών που είναι συνδεδεμένοι σε αυτό. Ο τύπος του υπολογιστή και το λειτουργικό σύστημα που χρησιμοποιεί δεν έχει σημασία.

Τα κύρια κελιά του Διαδικτύου είναι τα τοπικά δίκτυα (LAN - Local Area network). Εάν κάποιο τοπικό δίκτυο είναι απευθείας συνδεδεμένο στο Διαδίκτυο, τότε κάθε σταθμός εργασίας αυτού του δικτύου μπορεί επίσης να συνδεθεί σε αυτό. Υπάρχουν επίσης υπολογιστές που είναι ανεξάρτητα συνδεδεμένοι στο Διαδίκτυο. Καλούνται κεντρικούς υπολογιστές(οικοδεσπότης - οικοδεσπότης).

Κάθε υπολογιστής που είναι συνδεδεμένος στο δίκτυο έχει τη δική του διεύθυνση, όπου μπορεί να τον βρει ένας συνδρομητής από οπουδήποτε στον κόσμο.

Ένα σημαντικό χαρακτηριστικό του Διαδικτύου είναι ότι, συνδυάζοντας διαφορετικά δίκτυα, δεν δημιουργεί καμία ιεραρχία - όλοι οι υπολογιστές που είναι συνδεδεμένοι στο δίκτυο είναι ίσοι.

Ενα ακόμα διακριτικό χαρακτηριστικόΤο Διαδίκτυο είναι πολύ αξιόπιστο. Εάν κάποιοι από τους υπολογιστές και τις γραμμές επικοινωνίας αποτύχουν, το δίκτυο θα συνεχίσει να λειτουργεί. Αυτή η αξιοπιστία διασφαλίζεται από το γεγονός ότι δεν υπάρχει ενιαίο κέντρο ελέγχου στο Διαδίκτυο. Εάν κάποιες γραμμές επικοινωνίας ή υπολογιστές αποτύχουν, τότε τα μηνύματα μπορούν να μεταδοθούν μέσω άλλων γραμμών επικοινωνίας, καθώς υπάρχουν πάντα διάφοροι τρόποι μεταφοράς πληροφοριών.

Το Διαδίκτυο δεν είναι εμπορικός οργανισμός και δεν ανήκει σε κανέναν. Υπάρχουν χρήστες του Διαδικτύου σε όλες σχεδόν τις χώρες του κόσμου.

Οι χρήστες συνδέονται στο δίκτυο μέσω των υπολογιστών ειδικών οργανισμών που ονομάζονται Πάροχοι Υπηρεσιών Διαδικτύου. Η σύνδεση στο Διαδίκτυο μπορεί να είναι μόνιμη ή προσωρινή. Οι ISP έχουν πολλές γραμμές για τη σύνδεση των χρηστών και γραμμές υψηλής ταχύτητας για σύνδεση στο υπόλοιπο Διαδίκτυο. Συχνά, μικρότεροι πάροχοι συνδέονται με μεγαλύτερους, οι οποίοι με τη σειρά τους συνδέονται με άλλους παρόχους.

Οι οργανισμοί που συνδέονται μεταξύ τους μέσω των πιο γρήγορων γραμμών επικοινωνίας αποτελούν το βασικό μέρος του δικτύου ή τη ραχοκοκαλιά του Internet Backbon [Bekbon]. Εάν ο προμηθευτής συνδέεται απευθείας με την κορυφογραμμή, τότε ο ρυθμός μεταφοράς πληροφοριών θα είναι μέγιστος.

Στην πραγματικότητα, η διαφορά μεταξύ των χρηστών και των παρόχων υπηρεσιών Διαδικτύου είναι μάλλον αυθαίρετη. Οποιοδήποτε άτομο έχει συνδέσει τον υπολογιστή του ή την περιοχή του δίκτυο υπολογιστώνστο Διαδίκτυο και έχοντας εγκαταστήσει τα απαραίτητα προγράμματα, μπορεί να παρέχει υπηρεσίες σύνδεσης δικτύου σε άλλους χρήστες. Ένας μεμονωμένος χρήστης μπορεί, καταρχήν, να συνδεθεί μέσω μιας γραμμής υψηλής ταχύτητας απευθείας στον κορμό του Διαδικτύου.

Γενικά, το Διαδίκτυο ανταλλάσσει πληροφορίες μεταξύ δύο οποιωνδήποτε υπολογιστών που είναι συνδεδεμένοι στο δίκτυο. Οι υπολογιστές που είναι συνδεδεμένοι στο Διαδίκτυο αναφέρονται συχνά ως οικοδεσπότες Διαδικτύου ή ιστότοποι Διαδικτύου. , από την αγγλική λέξη site, που μεταφράζεται ως μέρος, τοποθεσία. Οι ιστότοποι που είναι εγκατεστημένοι σε ISP παρέχουν στους χρήστες πρόσβαση στο Διαδίκτυο. Υπάρχουν επίσης κόμβοι που ειδικεύονται στην παροχή πληροφοριών. Για παράδειγμα, πολλές εταιρείες δημιουργούν ιστοσελίδες στο Διαδίκτυο μέσω των οποίων διανέμουν πληροφορίες σχετικά με τα προϊόντα και τις υπηρεσίες τους.

Πώς μεταδίδεται η πληροφορία; Υπάρχουν δύο βασικές έννοιες που χρησιμοποιούνται στο Διαδίκτυο: διεύθυνση και πρωτόκολλο. Κάθε υπολογιστής που είναι συνδεδεμένος στο Διαδίκτυο έχει τη δική του μοναδική διεύθυνση. Ακριβώς όπως μια ταχυδρομική διεύθυνση προσδιορίζει μοναδικά την τοποθεσία ενός ατόμου, μια διεύθυνση Διαδικτύου προσδιορίζει μοναδικά τη θέση ενός υπολογιστή σε ένα δίκτυο. Οι διευθύνσεις Διαδικτύου είναι το πιο σημαντικό μέρος του, και θα συζητηθούν λεπτομερώς παρακάτω.

Τα δεδομένα που αποστέλλονται από τον έναν υπολογιστή στον άλλο χρησιμοποιώντας το Διαδίκτυο χωρίζονται σε πακέτα. Κινούνται μεταξύ των υπολογιστών που αποτελούν κόμβους δικτύου.Τα πακέτα του ίδιου μηνύματος μπορούν να περάσουν από διαφορετικές διαδρομές. Κάθε πακέτο έχει τη δική του σήμανση, η οποία διασφαλίζει τη σωστή συναρμολόγηση του εγγράφου στον υπολογιστή στον οποίο απευθύνεται το μήνυμα.

Τι είναι ένα πρωτόκολλο; Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, ένα πρωτόκολλο είναι οι κανόνες αλληλεπίδρασης. Για παράδειγμα, το διπλωματικό πρωτόκολλο ορίζει τι πρέπει να κάνετε όταν συναντάτε ξένους επισκέπτες ή όταν κάνετε δεξίωση. Επίσης, το πρωτόκολλο δικτύου ορίζει τους κανόνες για τη λειτουργία των υπολογιστών που είναι συνδεδεμένοι στο δίκτυο. Τα τυπικά πρωτόκολλα αναγκάζουν διαφορετικούς υπολογιστές να "μιλούν την ίδια γλώσσα". Έτσι, είναι δυνατή η σύνδεση στο Διαδίκτυο διαφορετικών τύπων υπολογιστών με διαφορετικά λειτουργικά συστήματα.

Τα υποκείμενα πρωτόκολλα του Διαδικτύου είναι η στοίβα πρωτοκόλλων TCP/IP. Πρώτα απ 'όλα, απαιτείται να διευκρινιστεί ότι, στην τεχνική κατανόηση του TCP / IP - αυτό δεν είναι ένα πρωτόκολλο δικτύου, αλλά δύο πρωτόκολλα που βρίσκονται σε διαφορετικά επίπεδα του μοντέλου δικτύου (αυτό είναι το λεγόμενο στοίβα πρωτοκόλλου).Πρωτόκολλο TCP - πρωτόκολλο επίπεδο μεταφοράς.Αυτό το ελέγχει πώς μεταφέρονται τα δεδομένα.Πρωτόκολλο IP - διεύθυνση.Ανήκει επίπεδο δικτύουκαι καθορίζει όπου γίνεται η μετάδοση.

Πρωτόκολλο TCP. Σύμφωνα με το Πρωτόκολλο TCP , τα αποστελλόμενα δεδομένα «κόβονται» σε μικρά πακέτα, μετά από τα οποία κάθε πακέτο επισημαίνεται έτσι ώστε να περιέχει τα απαραίτητα δεδομένα για τη σωστή συναρμολόγηση του εγγράφου στον υπολογιστή του παραλήπτη.

Για να κατανοήσετε την ουσία του πρωτοκόλλου TCP, μπορείτε να φανταστείτε μια παρτίδα σκάκι με αλληλογραφία, όταν δύο συμμετέχοντες παίζουν δέκα παιχνίδια ταυτόχρονα. Κάθε κίνηση καταγράφεται σε ξεχωριστή καρτ ποστάλ που υποδεικνύει τον αριθμό του παιχνιδιού και τον αριθμό κίνησης. Σε αυτήν την περίπτωση, μεταξύ δύο συνεργατών μέσω του ίδιου καναλιού αλληλογραφίας, υπάρχουν, όπως λέγαμε, μια ντουζίνα συνδέσεις (μία ανά παρτίδα). Δύο υπολογιστές που συνδέονται μεταξύ τους με μια ενιαία φυσική σύνδεση μπορούν εξίσου εύκολα να υποστηρίξουν πολλαπλές συνδέσεις TCP ταυτόχρονα. Έτσι, για παράδειγμα, δύο ενδιάμεσοι διακομιστές δικτύου μπορούν ταυτόχρονα να μεταδίδουν μεταξύ τους και προς τις δύο κατευθύνσεις πολλά πακέτα TCP από πολλούς πελάτες σε μία γραμμή επικοινωνίας.

Όταν δουλεύουμε στο Διαδίκτυο, τότε ένα προς ένα τηλεφωνική γραμμήμπορούμε να δεχτούμε ταυτόχρονα έγγραφα από Αμερική, Αυστραλία και Ευρώπη. Τα πακέτα καθενός από τα έγγραφα φτάνουν χωριστά, με διαχωρισμό στο χρόνο, και καθώς φτάνουν, συλλέγονται σε διαφορετικά έγγραφα.

Πρωτόκολλο IP . Τώρα εξετάστε το πρωτόκολλο διεύθυνσης - IP (Internet Protocol). Η ουσία του είναι ότι κάθε συμμετέχων Παγκόσμιος Ιστόςπρέπει να έχει τη δική του μοναδική διεύθυνση (διεύθυνση IP). Χωρίς αυτό, είναι αδύνατο να μιλήσουμε για την ακριβή παράδοση των πακέτων TCP στο σωστό χώρο εργασίας. Αυτή η διεύθυνση εκφράζεται πολύ απλά - τέσσερις αριθμοί, για παράδειγμα: 195.38.46.11. Θα εξετάσουμε τη δομή της διεύθυνσης IP με περισσότερες λεπτομέρειες αργότερα. Είναι οργανωμένο με τέτοιο τρόπο ώστε κάθε υπολογιστής από τον οποίο περνά ένα πακέτο TCP να μπορεί να καθορίσει με αυτούς τους τέσσερις αριθμούς ποιος από τους πλησιέστερους «γείτονες» χρειάζεται να προωθήσει το πακέτο έτσι ώστε να είναι «πιο κοντά» στον παραλήπτη. Ως αποτέλεσμα ενός πεπερασμένου αριθμού αναπηδήσεων, το πακέτο TCP φτάνει στον προορισμό του.

Η λέξη «πιο κοντά» δεν είναι τυχαία σε εισαγωγικά. Σε αυτή την περίπτωση, δεν είναι η γεωγραφική «εγγύτητα» που αξιολογείται. Λαμβάνονται υπόψη οι όροι επικοινωνίας και διακίνησηγραμμές. Δύο υπολογιστές που βρίσκονται σε διαφορετικές ηπείρους, αλλά συνδέονται με μια διαστημική γραμμή επικοινωνίας υψηλής απόδοσης, θεωρούνται πιο κοντά ο ένας στον άλλο από δύο υπολογιστές από γειτονικά χωριά που συνδέονται με ένα απλό τηλεφωνικό καλώδιο. Αντιμετωπίζεται η λύση των ερωτήσεων για το τι πρέπει να θεωρηθεί «πιο κοντά» και τι είναι «περαιτέρω». ειδικά μέσα - δρομολογητές.Ο ρόλος των δρομολογητών στο δίκτυο συνήθως εκτελείται από εξειδικευμένους υπολογιστές, αλλά μπορεί επίσης να είναι ειδικά προγράμματατρέχει στους διακομιστές κόμβων του δικτύου.

Στοίβα πρωτοκόλλου TCP/IP

Στοίβα πρωτοκόλλου TCP/IP- ένα σύνολο πρωτοκόλλων μεταφοράς δεδομένων δικτύου που χρησιμοποιούνται σε δίκτυα, συμπεριλαμβανομένου του Διαδικτύου. Το όνομα TCP/IP προέρχεται από τα δύο πιο σημαντικά πρωτόκολλα της οικογένειας, το Transmission Control Protocol (TCP) και το Internet Protocol (IP), τα οποία αναπτύχθηκαν και περιγράφηκαν πρώτα σε αυτό το πρότυπο.

Τα πρωτόκολλα λειτουργούν μεταξύ τους σε μια στοίβα. σωρός, στοίβα) - αυτό σημαίνει ότι το πρωτόκολλο που βρίσκεται στο υψηλότερο επίπεδο λειτουργεί "πάνω" από το χαμηλότερο, χρησιμοποιώντας μηχανισμούς ενθυλάκωσης. Για παράδειγμα, το πρωτόκολλο TCP τρέχει πάνω από το πρωτόκολλο IP.

Η στοίβα πρωτοκόλλου TCP/IP περιλαμβάνει τέσσερα επίπεδα:

στρώμα εφαρμογής (στρώμα εφαρμογής),
στρώμα μεταφοράς (στρώμα μεταφοράς),
επίπεδο δικτύου (επίπεδο διαδικτύου),
στρώμα συνδέσμου.

Τα πρωτόκολλα αυτών των επιπέδων εφαρμόζονται πλήρως λειτουργικότηταΜοντέλα OSI (Πίνακας 1). Όλη η αλληλεπίδραση χρήστη σε δίκτυα IP είναι χτισμένη στη στοίβα πρωτοκόλλου TCP/IP. Η στοίβα είναι ανεξάρτητη από το φυσικό μέσο μετάδοσης.

Τραπέζι 1– Σύγκριση της στοίβας πρωτοκόλλου TCP/IP και του μοντέλου αναφοράς OSI

Επίπεδο εφαρμογής

Το επίπεδο εφαρμογής είναι το σημείο όπου εκτελούνται οι περισσότερες εφαρμογές δικτύου.

Αυτά τα προγράμματα έχουν τα δικά τους πρωτόκολλα επικοινωνίας, όπως HTTP για WWW, FTP (μεταφορά αρχείων), SMTP (e-mail), SSH ( ασφαλής σύνδεσημε απομακρυσμένο μηχάνημα), DNS (ανάλυση συμβολικών ονομάτων σε διευθύνσεις IP) και πολλά άλλα.

Ως επί το πλείστον, αυτά τα πρωτόκολλα λειτουργούν πάνω από το TCP ή το UDP και συνδέονται με μια συγκεκριμένη θύρα, για παράδειγμα:

HTTP στη θύρα TCP 80 ή 8080,
Θύρα FTP σε TCP 20 (για μεταφορά δεδομένων) και 21 (για εντολές ελέγχου),
Αιτήματα DNS στη θύρα UDP (συνηθέστερα TCP) 53,

στρώμα μεταφοράς

Τα πρωτόκολλα του επιπέδου μεταφοράς μπορούν να λύσουν το πρόβλημα της μη εγγυημένης παράδοσης μηνυμάτων («έφτασε το μήνυμα στον προορισμό;»), και επίσης να εγγυηθούν τη σωστή σειρά άφιξης δεδομένων. Στη στοίβα TCP/IP, τα πρωτόκολλα μεταφοράς καθορίζουν για ποια εφαρμογή προορίζονται τα δεδομένα.

Τα πρωτόκολλα αυτόματης δρομολόγησης που υπάρχουν λογικά σε αυτό το επίπεδο (επειδή τρέχουν πάνω από το IP) είναι στην πραγματικότητα μέρος των πρωτοκόλλων του επιπέδου δικτύου. για παράδειγμα OSPF (IP ID 89).

TCP (IP ID 6) - "εγγυημένο" μηχανισμός μεταφοράςπροκαθορισμένη σύνδεση, η οποία παρέχει στην εφαρμογή αξιόπιστη ροή δεδομένων, παρέχει εμπιστοσύνη στην ορθότητα των δεδομένων που λαμβάνονται, ζητά εκ νέου δεδομένα σε περίπτωση απώλειας και εξαλείφει την αντιγραφή δεδομένων. Το TCP σάς επιτρέπει να ρυθμίζετε το φορτίο στο δίκτυο, καθώς και να μειώνετε τον χρόνο αναμονής για δεδομένα όταν μεταδίδονται σε μεγάλες αποστάσεις. Επιπλέον, το TCP εγγυάται ότι τα ληφθέντα δεδομένα στάλθηκαν με την ίδια ακριβώς σειρά. Αυτή είναι η κύρια διαφορά του από το UDP.

Το UDP (IP ID 17) είναι ένα πρωτόκολλο datagram χωρίς σύνδεση. Ονομάζεται επίσης «αναξιόπιστο» πρωτόκολλο μεταφοράς, με την έννοια της αδυναμίας επαλήθευσης της παράδοσης ενός μηνύματος στον παραλήπτη, καθώς και της πιθανής ανάμειξης πακέτων. Οι εφαρμογές που απαιτούν εγγυημένη μετάδοση δεδομένων χρησιμοποιούν το πρωτόκολλο TCP.

Το UDP χρησιμοποιείται συνήθως σε εφαρμογές όπως η ροή βίντεο και τα παιχνίδια, όπου η απώλεια πακέτων είναι ανεκτή και η επανάληψη είναι δύσκολη ή παράλογη, ή σε εφαρμογές απόκρισης πρόκλησης (όπως ερωτήματα DNS) όπου η δημιουργία μιας σύνδεσης απαιτεί περισσότερους πόρους από την Επαναποστολή.

Τόσο το TCP όσο και το UDP χρησιμοποιούν έναν αριθμό που ονομάζεται θύρα για να ορίσουν το πρωτόκολλο ανώτερου επιπέδου.

επίπεδο δικτύου

Το επίπεδο Διαδικτύου σχεδιάστηκε αρχικά για τη μεταφορά δεδομένων από ένα (υπο)δίκτυο σε άλλο. Με την ανάπτυξη της έννοιας ενός παγκόσμιου δικτύου, εισήχθησαν στο επίπεδο πρόσθετες δυνατότητες για μεταφορά από οποιοδήποτε δίκτυο σε οποιοδήποτε δίκτυο, ανεξάρτητα από τα πρωτόκολλα κατώτερου επιπέδου, καθώς και η δυνατότητα αίτησης δεδομένων από απομακρυσμένη πλευρά, για παράδειγμα, στο πρωτόκολλο ICMP (χρησιμοποιείται για τη μεταφορά διαγνωστικών πληροφοριών μιας σύνδεσης IP) και στο IGMP (χρησιμοποιείται για τον έλεγχο ροών πολλαπλής διανομής).

Το ICMP και το IGMP βρίσκονται πάνω από το IP και πρέπει να πάνε στο επόμενο επίπεδο - μεταφορά, αλλά λειτουργικά είναι πρωτόκολλα επιπέδου δικτύου και επομένως δεν μπορούν να εισαχθούν στο μοντέλο OSI.

Τα πακέτα πρωτοκόλλου δικτύου IP μπορούν να περιέχουν έναν κώδικα που καθορίζει ποιο πρωτόκολλο επόμενου επιπέδου θα χρησιμοποιηθεί για την εξαγωγή των δεδομένων από το πακέτο. Αυτός ο αριθμός είναι μοναδικός αριθμό IP πρωτοκόλλου. Τα ICMP και IGMP αριθμούνται 1 και 2, αντίστοιχα.

Στρώμα σύνδεσης

Το επίπεδο σύνδεσης περιγράφει πώς μεταδίδονται τα πακέτα δεδομένων φυσική στρώση, συμπεριλαμβανομένου κωδικοποίηση(δηλαδή ειδικές ακολουθίες bit που καθορίζουν την αρχή και το τέλος ενός πακέτου δεδομένων). Το Ethernet, για παράδειγμα, στα πεδία της κεφαλίδας του πακέτου περιέχει μια ένδειξη για ποια μηχανή ή μηχανήματα στο δίκτυο προορίζεται αυτό το πακέτο.

Παραδείγματα πρωτοκόλλων επιπέδου σύνδεσης είναι το Ethernet, το Wi-Fi, το Frame Relay, το Token Ring, το ATM κ.λπ.

Το επίπεδο σύνδεσης μερικές φορές χωρίζεται σε 2 υποστρώματα - LLC και MAC.

Επιπλέον, το επίπεδο ζεύξης περιγράφει το μέσο μετάδοσης δεδομένων (είτε είναι ομοαξονικό καλώδιο, συνεστραμμένο ζεύγος, οπτική ίνα ή ραδιοφωνικό κανάλι), τα φυσικά χαρακτηριστικά ενός τέτοιου μέσου και την αρχή της μετάδοσης δεδομένων (διαχωρισμός καναλιού, διαμόρφωση, πλάτος σήματος, σήμα συχνότητα, μέθοδος συγχρονισμού μετάδοσης, απόκριση καθυστέρησης και μέγιστη απόσταση).

Ενθυλάκωση

Η ενθυλάκωση είναι η συσκευασία ή η ένθεση πακέτων υψηλού επιπέδου (πιθανώς διαφορετικού πρωτοκόλλου) σε πακέτα του ίδιου πρωτοκόλλου (κατώτερο επίπεδο), συμπεριλαμβανομένης της διεύθυνσης.

Για παράδειγμα, όταν μια εφαρμογή χρειάζεται να στείλει ένα μήνυμα χρησιμοποιώντας TCP, εκτελείται η ακόλουθη σειρά ενεργειών (Εικ. 2):

Εικόνα 2 - Διαδικασία ενθυλάκωσης

πρώτα απ 'όλα, η εφαρμογή συμπληρώνει μια ειδική δομή δεδομένων, στην οποία υποδεικνύει πληροφορίες σχετικά με τον παραλήπτη (πρωτόκολλο δικτύου, διεύθυνση IP, θύρα TCP).
μεταφέρει το μήνυμα, το μήκος και τη δομή του με πληροφορίες σχετικά με τον παραλήπτη στον χειριστή πρωτοκόλλου TCP (επίπεδο μεταφοράς).
ο χειριστής TCP σχηματίζει ένα τμήμα στο οποίο το μήνυμα είναι τα δεδομένα και η θύρα TCP του παραλήπτη (καθώς και άλλα δεδομένα) βρίσκεται στις κεφαλίδες.
ο χειριστής TCP μεταβιβάζει το παραγόμενο τμήμα στον χειριστή IP (επίπεδο δικτύου).
ο χειριστής IP αντιμετωπίζει το μεταδιδόμενο τμήμα TCP ως δεδομένα και του δίνει πρόθεμα με την κεφαλίδα του (η οποία, συγκεκριμένα, περιέχει τη διεύθυνση IP του παραλήπτη, που λαμβάνεται από την ίδια δομή δεδομένων εφαρμογής, και τον ανώτερο αριθμό πρωτοκόλλου.
ο χειριστής IP μεταβιβάζει το λαμβανόμενο πακέτο στο επίπεδο σύνδεσης, το οποίο πάλι θεωρεί αυτό το πακέτο ως "ακατέργαστα" δεδομένα.
ο χειριστής επιπέδου σύνδεσης, όπως και οι προηγούμενοι χειριστές, προσθέτει την κεφαλίδα του στην αρχή (η οποία υποδεικνύει επίσης τον αριθμό πρωτοκόλλου ανώτατου επιπέδου, στην περίπτωσή μας είναι 0x0800 (IP)) και, στις περισσότερες περιπτώσεις, προσθέτει το τελικό άθροισμα ελέγχου, επομένως σχηματίζοντας ένα πλαίσιο?
τότε το λαμβανόμενο πλαίσιο μεταδίδεται στο φυσικό στρώμα, το οποίο μετατρέπει τα bit σε ηλεκτρικά ή οπτικά σήματα και τα στέλνει στο μέσο μετάδοσης.

Στην πλευρά του παραλήπτη, για την αποσυσκευασία των δεδομένων και την παροχή τους στην εφαρμογή, εκτελείται η αντίστροφη διαδικασία (από κάτω προς τα πάνω), που ονομάζεται αποκαψούλωση.

Σχετική πληροφορία:

2015-2020 lektsii.org -

Με βοήθεια επίπεδο συνεδρίας (Επίπεδο περιόδου σύνδεσης)οργανώνεται διάλογος μεταξύ των μερών, καθορίζεται ποιο από τα μέρη είναι ο εμπνευστής, ποιο από τα μέρη είναι ενεργό και πώς τελειώνει ο διάλογος.

Επίπεδο παρουσίασης ασχολείται με τη μορφή παροχής πληροφοριών σε χαμηλότερα επίπεδα, για παράδειγμα, την επανακωδικοποίηση ή την κρυπτογράφηση πληροφοριών.

Επίπεδο Εφαρμογής αυτό είναι ένα σύνολο πρωτοκόλλων που ανταλλάσσονται μεταξύ απομακρυσμένων κόμβων που υλοποιούν την ίδια εργασία (πρόγραμμα).

Θα πρέπει να σημειωθεί ότι ορισμένα δίκτυα εμφανίστηκαν πολύ νωρίτερα από ό,τι αναπτύχθηκε το μοντέλο OSI, επομένως, για πολλά συστήματα, η αντιστοιχία των επιπέδων του μοντέλου OSI είναι πολύ αυθαίρετη.

1.3. Στοίβα πρωτοκόλλου Διαδικτύου

Το Διαδίκτυο έχει σχεδιαστεί για να μεταφέρει κάθε είδους πληροφορία από μια πηγή σε έναν παραλήπτη. Διάφορα στοιχεία του δικτύου εμπλέκονται στη μεταφορά πληροφοριών (Εικ. 1.1) - τερματικές συσκευές, συσκευές μεταγωγής και διακομιστές. Ομάδες κόμβων με τη βοήθεια συσκευών μεταγωγής συνδυάζονται σε ένα τοπικό δίκτυο, τα τοπικά δίκτυα διασυνδέονται με πύλες (δρομολογητές). Οι συσκευές μεταγωγής χρησιμοποιούν διάφορες τεχνολογίες: Ethernet, Token Ring, FDDI και άλλες.

Κάθε τερματική συσκευή (host) μπορεί να εξυπηρετεί ταυτόχρονα πολλές διαδικασίες επεξεργασίας πληροφοριών (ομιλία, δεδομένα, κείμενο ...), οι οποίες υπάρχουν με τη μορφή εφαρμογών δικτύου (εξειδικευμένα προγράμματα) που βρίσκονται στο υψηλότερο επίπεδο. από την εφαρμογή, οι πληροφορίες εισέρχονται στα μέσα επεξεργασίας πληροφοριών στα χαμηλότερα επίπεδα.

Η μεταφορά της εφαρμογής σε κάθε κόμβο αποφασίζεται διαδοχικά από διαφορετικά επίπεδα. Κάθε επίπεδο χρησιμοποιεί τα δικά του πρωτόκολλα για να λύσει το μέρος του προβλήματος και παρέχει αμφίδρομη μετάδοση πληροφοριών. Η ακολουθία των εργασιών που περνούν σχηματίζει μια στοίβα από πρωτόκολλα. Στη διαδικασία μεταφοράς πληροφοριών, κάθε κόμβος χρησιμοποιεί τη στοίβα πρωτοκόλλου που χρειάζεται. Στο σχ. Το 1.3 δείχνει την πλήρη στοίβα των υποκείμενων πρωτοκόλλων σύνδεση δικτύουστο διαδίκτυο.

Οι κόμβοι, από τη σκοπιά του δικτύου, είναι πηγές και αποδέκτες πληροφοριών. Τα τέσσερα κατώτερα επίπεδα είναι συλλογικά ανεξάρτητα από το είδος της πληροφορίας που μεταδίδεται. Κάθε εφαρμογή δικτύου που επικοινωνεί με το Επίπεδο 4 αναγνωρίζεται από τον μοναδικό αριθμό θύρας της. Οι τιμές θύρας κυμαίνονται από 0 έως 65535. Σε αυτό το εύρος, οι αριθμοί θύρας 0-1023 εκχωρούνται για γνωστές θύρες, οι αριθμοί θυρών 1024-49151 χρησιμοποιούνται από εξειδικευμένους προγραμματιστές λογισμικού, οι αριθμοί θυρών 49152-65535 εκχωρούνται δυναμικά σε εφαρμογές δικτύου χρήστες κατά τη διάρκεια της συνεδρίας. Οι αριθμητικές τιμές των αριθμών θύρας στοίβας δίνονται στο .

Το επίπεδο μεταφοράς (τέταρτο) υποστηρίζει δύο τρόπους επικοινωνίας

– με και χωρίς εγκατάσταση σύνδεσης. Κάθε ένας από τους τρόπους λειτουργίας αναγνωρίζεται από τον αριθμό πρωτοκόλλου του (Protocol). Στα πρότυπα του Διαδικτύου, η κωδικοποίηση σε δεκαεξαδικό κώδικα είναι αποδεκτή. Η πρώτη λειτουργία χρησιμοποιείται από τη μονάδα TCP, η οποία έχει κωδικό πρωτοκόλλου 6 (σε δεκαεξαδικό κωδικό - 0x06) και χρησιμοποιείται για εγγυημένη μεταφορά πληροφοριών. Για να γίνει αυτό, κάθε μεταδιδόμενο πακέτο παρέχεται με έναν αύξοντα αριθμό και πρέπει να επιβεβαιωθεί.

______________________________________________________________________________

από τον παραλήπτη σχετικά με τη σωστή λήψη του. Η δεύτερη λειτουργία χρησιμοποιείται από τη μονάδα UDP χωρίς εγγύηση παράδοσης πληροφοριών στον παραλήπτη (η εγγύηση παράδοσης παρέχεται από την εφαρμογή). Το πρωτόκολλο UDP έχει κωδικό 17 (σε δεκαεξαδικό κωδικό - 0x11).

Εφαρμοσμένος

Εκπρόσωπος

συνεδρία

DHCP (Θύρα=67/68)

Μεταφορά

πρωτόκολλο=0x0059

πρωτόκολλο=0x0002

πρωτόκολλο=0x0001

Τύπος πρωτοκόλλου = 0x0806

Τύπος πρωτοκόλλου = 0x0800

		αγωγός
	αγωγός
αγωγός		Φυσικός
αγωγός			Καλώδιο, συνεστραμμένο ζεύγος Ethernet, οπτική ίνα
	Φυσικό καλώδιο, συνεστραμμένο ζεύγος, οπτική ίνα
Φυσικός		Καλώδιο, συνεστραμμένο ζεύγος, οπτική ίνα
Φυσικός	Καλώδιο, ραδιόφωνο, ίνα

Ρύζι. 1.3. Στοίβα βασικού πρωτοκόλλου Internet

______________________________________________________________________________

Το επίπεδο δικτύου (τρίτο) διασφαλίζει τη μετακίνηση πληροφοριών με τη μορφή πακέτων μεταξύ δικτύων (διεπαφές επιπέδου σύνδεσης) χρησιμοποιώντας μια διεύθυνση δικτύου. Η οικογένεια πρωτοκόλλων επιπέδου 3 προσδιορίζεται από τον τύπο πρωτοκόλλου (ARP - τύπος 0x0806 ή IP - τύπος 0x0800) από τα υποκείμενα επίπεδα. Η σύζευξη αριθμού διεύθυνσης πρωτοκόλλου-δικτύου-θύρας ονομάζεται υποδοχή. Ένα ζεύγος υποδοχών - μετάδοσης και λήψης - προσδιορίζει μοναδικά μια εγκατεστημένη σύνδεση. Η διεύθυνση προορισμού κάθε πακέτου που εισέρχεται στη μονάδα IP από το επίπεδο σύνδεσης αναλύεται για να καθοριστεί εάν το πακέτο πρέπει να προωθηθεί στη δική του εφαρμογή ή να μετακινηθεί σε άλλη διεπαφή για περαιτέρω μεταφορά μέσω του δικτύου.

Το δεύτερο επίπεδο (κανάλι) επεξεργάζεται πακέτα στο τοπικό δίκτυο χρησιμοποιώντας διάφορες τεχνολογίες: Ethernet, Token Ring, FDDI και άλλες. Το πρώτο επίπεδο παρέχει τη μετατροπή των δυαδικών κωδικών σε γραμμικούς κωδικούς που είναι οι πλέον κατάλληλοι για το χρησιμοποιούμενο μέσο μεταφοράς (μεταλλικό καλώδιο, γραμμή επικοινωνίας οπτικών ινών, ραδιοφωνικό κανάλι).

ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΓΙΑ ΤΗΝ ΕΝΟΤΗΤΑ 1.3

1. Τι καθορίζει τα μέσα του επιπέδου δικτύου για την επεξεργασία πακέτων που προέρχονται από το επίπεδο σύνδεσης;

Απάντηση. Τύπος πρωτοκόλλου: 0x0806 για ARP και 0x0800 για IP.

2. Τι ορίζει τα μέσα του επιπέδου μεταφοράς για την επεξεργασία πακέτων που προέρχονται από το επίπεδο δικτύου;

Απάντηση. Αριθμός πρωτοκόλλου: 0x0006 για TCP και 0x0011 για UDP.

3. Τι καθορίζει τον τύπο της εφαρμογής δικτύου για την επεξεργασία datagrams;

Απάντηση. Αριθμός θύρας.

4. Δώστε παραδείγματα αριθμών θυρών για εφαρμογές σε όλο το δίκτυο.

Απάντηση: Η θύρα 80 είναι HTTP, η θύρα 23 είναι TELNET, η θύρα 53 είναι DNS.

1.4. Πρωτόκολλα πρόσβασης στο Διαδίκτυο

Για πρόσβαση στο Διαδίκτυο, χρησιμοποιείται μια οικογένεια πρωτοκόλλων με τη γενική ονομασία PPP (Point-to-Point Protocol), τα οποία περιλαμβάνουν:

1. Πρωτόκολλο ελέγχου σύνδεσης (LCP) για τη διαπραγμάτευση παραμέτρων ανταλλαγής πακέτων στο επίπεδο σύνδεσης στην ενότητα διακομιστή πρόσβασης κεντρικού δικτύου (ιδίως για τη διαπραγμάτευση του μεγέθους του πακέτου και του τύπου του πρωτοκόλλου ελέγχου ταυτότητας).

2. Πρωτόκολλο ελέγχου ταυτότητας για τη διαπίστωση της νομιμότητας του χρήστη (ιδίως, χρησιμοποιώντας το Πρωτόκολλο ελέγχου ταυτότητας Challenge Handshake - CHAP).

3. Πρωτόκολλο Ελέγχου Δικτύου (IP Control Protocol - IPCP) για τη διαμόρφωση παραμέτρων επικοινωνίας δικτύου (ιδίως, εκχώρησηδιευθύνσεις IP).

Μετά από αυτό, ξεκινά η ανταλλαγή πληροφοριών μέσω του πρωτοκόλλου IP.

Κάθε ένα από αυτά τα πρωτόκολλα μπορεί να χρησιμοποιήσει οποιοδήποτε μέσο μεταφοράς, επομένως υπάρχουν πολλοί τρόποι να ενθυλακωθεί το PPP στο φυσικό επίπεδο. Για να ενσωματώσετε το PPP σε συνδέσμους σημείου προς σημείο, μια διαδικασία παρόμοια με

HDLC.

Η ανταλλαγή καρέ χρησιμοποιώντας μια διαδικασία παρόμοια με την HDLC (Διαδικασία ελέγχου σύνδεσης δεδομένων υψηλού επιπέδου) περιλαμβάνει μια ανταλλαγή καρέ διπλής όψης. Κάθε μεταδιδόμενο πλαίσιο πρέπει να επιβεβαιώνεται, εάν δεν ληφθεί επιβεβαίωση εντός του χρονικού ορίου, ο πομπός εκπέμπει εκ νέου. Η δομή του πλαισίου φαίνεται στο σχ. 1.4. Η σειρά μετάδοσης των πεδίων πλαισίου είναι από αριστερά προς τα δεξιά. Ο σκοπός των πεδίων πλαισίου είναι ο εξής.

Yu.F.Kozhanov, Kolbanev M.O ΔΙΕΠΑΦΕΣ ΚΑΙ ΠΡΩΤΟΚΟΛΛΑ ΔΙΚΤΥΩΝ ΕΠΟΜΕΝΗΣ ΓΕΝΙΑΣ

______________________________________________________________________________

Ρύζι. 1.4. Δομή πεδίου πλαισίου HDLC

Κάθε μεταδιδόμενο πλαίσιο πρέπει να ξεκινά και να τελειώνει με έναν συνδυασμό "Σημαία" (Flag), με δομή bit της μορφής 01111110 (0x7e). Ο ίδιος συνδυασμός "Σημαίας" μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως κλείσιμο για ένα πλαίσιο και άνοιγμα για το επόμενο πλαίσιο. Οι συνδυασμοί σημαιών πρέπει να ανιχνεύονται από την πλευρά λήψης προκειμένου να καθοριστούν τα όρια του πλαισίου. Για να διασφαλιστεί η μεταφορά πληροφοριών ανεξάρτητα από τον κώδικα, είναι απαραίτητο να εξαιρεθούν από τα επόμενα πεδία του πλαισίου όλοι οι συνδυασμοί που ταιριάζουν με χαρακτήρες υπηρεσίας (για παράδειγμα, ο συνδυασμός "Σημαία").

ΣΕ Στην ασύγχρονη λειτουργία, όλα τα πεδία του πλαισίου σχηματίζονται byte-byte, κάθε byte προηγείται από ένα bit "start" και τελειώνει με ένα bit "stop".

ΣΕ χρησιμοποιείται είτε η σύγχρονη λειτουργίαεισαγωγή byte ή εισαγωγή bit. Στην πρώτη περίπτωση, οι ακολουθίες byte 0x7e ("Σημαία") αντικαθίστανται στα πεδία πλαισίου με 2 byte 0x7d και 0x5e, 0x7d με 0x7d και 0x5d, 0x03 με 0x7d και 0x23. Στη δεύτερη περίπτωση, μετά το σχηματισμό όλων των πεδίων του πλαισίου, τα περιεχόμενα κάθε πλαισίου σαρώνονται κομμάτι προς bit μεταξύ των συνδυασμών "Σημαία" και ένα "μηδέν" μπιτ εισάγεται μετά από κάθε πέντε γειτονικά "ένα" bit. Κατά την αποκωδικοποίηση ενός πλαισίου στη λήψη, εκτελείται μια σάρωση bit-bit των περιεχομένων του πλαισίου μεταξύ των συνδυασμών "Flag" και της αφαίρεσης του "zero" bit μετά από κάθε πέντε γειτονικά "one" bit.

Το πεδίο διεύθυνσης (Διεύθυνση) έχει σταθερή τιμή 11111111 (0xff) και το πεδίο ελέγχου (Έλεγχος) έχει τιμή 00000011 (0x03).

Το πεδίο πρωτοκόλλου λαμβάνει την τιμή 0xc021 για το πρωτόκολλο LCP, 0xc223 για το πρωτόκολλο CHAP, 0x8021 για το IPCP και 0x0021 για το πρωτόκολλο IP.

Η συμπλήρωση του πεδίου πληροφοριών εξαρτάται από τον τύπο του πρωτοκόλλου, αλλά το μήκος του δεν πρέπει να είναι μικρότερο από 4 byte.

Η ακολουθία ελέγχου (Frame Check Sequence, FCS) στη μετάδοση σχηματίζεται έτσι ώστε α) όταν πολλαπλασιάζονται οι πληροφορίες μεταξύ των σημαιών με X16 και β) στη συνέχεια διαιρώντας το modulo 2 με το δημιουργούμενο πολυώνυμο X16 + X12 + X5 + 1, το αποτέλεσμα θα να είναι ίσος με έναν σταθερό αριθμό 0xf0b8.

Η διαδικασία πρόσβασης του συνδρομητή PSTN στο Διαδίκτυο αποτελείται από διάφορα στάδια. Το πρώτο βήμα χρησιμοποιεί το πρωτόκολλο LCP (Protocol = 0xc021), το οποίο

χρησιμοποιεί την ακόλουθη μορφή (Εικόνα 1.5).

Ρύζι. 1.5. Μορφή πλαισίου LCP

Το πεδίο πρωτοκόλλου παίρνει την τιμή 0xc021. Κάθε μήνυμα χαρακτηρίζεται από τον κωδικό του (Κωδικός), τον σειριακό αριθμό (ID), το μήκος (Μήκος). Το μήκος του μηνύματος περιλαμβάνει όλα τα πεδία από τον κώδικα έως το FCS. Ένα μήνυμα μπορεί να περιέχει πολλές παραμέτρους, καθεμία από τις οποίες χαρακτηρίζεται από τον τύπο παραμέτρου (Τύπος),

μήκος (Μήκος) και δεδομένα (Ημερομηνία).

(Configure-Nak), 04 - απόρριψη διαμόρφωσης (Configure-Reject), 05 - αίτημα τερματισμού (Terminate-Request), 06 - επιβεβαίωση τερματισμού (Terminate-Ack).

Ένα πλήρες διάγραμμα της αλληλεπίδρασης μεταξύ της τερματικής συσκευής (Host), του διακομιστή πρόσβασης δικτύου (NAS) και του διακομιστή για έλεγχο ταυτότητας, εξουσιοδότηση και λογιστική (AAA) κατά την οργάνωση της πρόσβασης του συνδρομητή PSTN στο Διαδίκτυο φαίνεται στην εικ. 1.6.

______________________________________________________________________________

Το σχήμα 1.6 δείχνει ότι αρχικά ο κεντρικός υπολογιστής ζήτησε σύνδεση χρησιμοποιώντας το πρωτόκολλο LCP (Protocol = 0xc021) με τις παραμέτρους MTU=300, PFC=7, αλλά ως αποτέλεσμα της διαπραγμάτευσης του με τον διακομιστή πρόσβασης NAS (Κωδικός=02), παράμετροι MTU=200 (MTU - μέγιστο μέγεθοςπακέτο σε byte), πρωτόκολλο ελέγχου ταυτότητας - CHAP (Auth.prot=c223). Η συμπιεσμένη ανταλλαγή κεφαλίδων (PFC=7) απορρίφθηκε από τον διακομιστή πρόσβασης NAS (Κωδικός=04).

Τύπος = 3, διεύθυνση IP = a.b.c.d, μάσκα,

Πρωτόκολλο=0xc021, κωδικός=04,

Πρωτόκολλο=0xc021, κωδικός=01,

Τύπος=1, MTU=300

Πρωτόκολλο=0xc021, κωδικός=03,

Τύπος=1, MTU=200

Πρωτόκολλο=0xc021, κωδικός=01,

Τύπος=1, MTU=200

Πρωτόκολλο=0xc021, κωδικός=02,

Τύπος=1, MTU=200

Πρωτόκολλο=0xc021, κωδικός=01,

Πρωτόκολλο=0xc021, κωδικός=02,

Τύπος = 3, Auth.prot=0xc223, Αλγόριθμος=5

Πρωτόκολλο=0xc223, κωδικός=01,

Πρωτόκολλο=0xc223, κωδικός=02,

Prot=UDP, code=01,

Όνομα=ABC, Τιμή=W

Auth=0, Attr=Όνομα, Chall=V

Prot=UDP, κωδικός=02,

IP-address=a.b.c.d , Μάσκα,

Prot=UDP, code=05, Data

Πρωτόκολλο = 0x0021, ...

Πρωτόκολλο=0x0021, ...

Πρωτόκολλο=0xc021, κωδικός=05,

1994, Δ.Σ.]. Η ουσία της διαδικασίας ελέγχου ταυτότητας είναι ότι το NAS στέλνει έναν τυχαίο αριθμό V στον κεντρικό υπολογιστή και ο κεντρικός υπολογιστής επιστρέφει έναν άλλο αριθμό W που υπολογίζεται από μια προηγουμένως γνωστή συνάρτηση χρησιμοποιώντας το όνομα (Όνομα) και τον κωδικό πρόσβασης (Κωδικός πρόσβασης), που εισάγονται από τον χρήστη στον υπολογιστή από την κάρτα Internet που αγοράστηκε από τον πάροχο. Με άλλα λόγια, W=f(V, Όνομα, Κωδικός πρόσβασης). Υποτίθεται ότι ένας εισβολέας (hacker) είναι σε θέση να υποκλέψει τις τιμές των V, Name και W που αποστέλλονται μέσω του δικτύου και γνωρίζει τον αλγόριθμο για τον υπολογισμό της συνάρτησης f. Η ουσία του σχηματισμού του W είναι ότι τα αρχικά στοιχεία (bits) τυχαίος αριθμόςΤα V «αναμιγνύονται» με διάφορους τρόπους με στοιχεία κωδικού πρόσβασης άγνωστα στον εισβολέα. Το κρυπτογραφημένο κείμενο που προκύπτει συμπιέζεται στη συνέχεια, όπως με την προσθήκη των bytes modulo two. Ένας τέτοιος μετασχηματισμός ονομάζεται συνάρτηση πέψης ή συνάρτηση κατακερματισμού και το αποτέλεσμα ονομάζεται πέψη. Η ακριβής διαδικασία για τη δημιουργία μιας πέψης ορίζεται από τον αλγόριθμο MD5 και περιγράφεται στο . Το NAS ρωτά τον διακομιστή AAA για την πραγματική τιμή του W μέσω πρωτοκόλλου RADIUS, στέλνοντάς του τις τιμές Name και Challenge=V. Με βάση τις τιμές V και Name που λαμβάνονται από το NAS και τον κωδικό πρόσβασης που έχει στη βάση δεδομένων, ο διακομιστής AAA υπολογίζει το W χρησιμοποιώντας τον ίδιο αλγόριθμο και το στέλνει στο NAS. Το NAS συγκρίνει τις δύο τιμές W που λαμβάνονται από τον κεντρικό υπολογιστή και από τον διακομιστή AAA: εάν ταιριάζουν, τότε αποστέλλεται ένα επιτυχές μήνυμα ελέγχου ταυτότητας στον κεντρικό υπολογιστή - Success (Κωδικός=03).

Το τρίτο βήμα είναι η διαμόρφωση ρυθμίσεις δικτύουμέσω του πρωτοκόλλου IPCP (γνωστός και ως PPP IPC, Protocol=0x8021). Ο κεντρικός υπολογιστής ζητά διευθύνσεις IP δικτύου από το NAS και το NAS εκχωρεί μια διεύθυνση IP από το pool (εύρος) για τον κεντρικό υπολογιστή (IP-address=a.b.c.d) και

αναφέρει επίσης τη διεύθυνση IP του διακομιστή DNS (IP-address=e.f.g.h). Πρωτόκολλο NAS over RADIUS

στέλνει μια ειδοποίηση (Κωδικός=04) στον διακομιστή ΑΑΑ σχετικά με την έναρξη της χρέωσης και λαμβάνει μια επιβεβαίωση (Κωδικός=05).

Στο 4ο στάδιο, ο χρήστης ξεκινά μια συνεδρία επικοινωνίας με το Διαδίκτυο χρησιμοποιώντας το πρωτόκολλο IP (Protocol = 0x0021).

Μετά τον τερματισμό της συνεδρίας (βήμα 5), ο χρήστης στέλνει ένα μήνυμα τερματισμού σύνδεσης (Κωδικός=05) στο NAS μέσω του πρωτοκόλλου LCP, το NAS αναγνωρίζει αυτό το μήνυμα (Κωδικός=06), στέλνει μια ειδοποίηση λήξης χρέωσης στον διακομιστή AAA και λαμβάνει μια αναγνώριση από αυτό. Όλες οι συσκευές επιστρέφουν στην αρχική τους κατάσταση.

ΕΡΩΤΗΣΕΙΣ ΓΙΑ ΤΗΝ ΕΝΟΤΗΤΑ 1.4

1. Ονομάστε τη σύνθεση και τον σκοπό της οικογένειας πρωτοκόλλων PPP.

Απάντηση. LCP - για τη διαπραγμάτευση παραμέτρων ανταλλαγής πακέτων, CHAP - για τη διαπίστωση της νομιμότητας του χρήστη, IPCP - για την εκχώρηση διεύθυνσης IP.

2. Το πρωτόκολλο PPP παρέχει ανίχνευση σφαλμάτων και παράδοση πακέτων κατά παραγγελία;

Απάντηση. Ανίχνευση σφάλματος - ναι, κατά παραγγελία - όχι, αυτό παρέχεται από το πρωτόκολλο TCP.

3. Πού αποθηκεύονται τα δεδομένα ελέγχου ταυτότητας χρήστη;

Απάντηση. Στην κάρτα Internet και στον διακομιστή AAA.

4. Είναι δυνατός ο προκαθορισμός της διεύθυνσης IP του χρήστη πριν από τη δημιουργία σύνδεσης με τον διακομιστή NAS;

Απάντηση: Όχι. Μετά από επιτυχή έλεγχο ταυτότητας, το NAS εκδίδει μια δωρεάν διεύθυνση IP από το εύρος των εκχωρημένων διευθύνσεων.

5. Ποιες μέθοδοι χρησιμοποιούνται για τον υπολογισμό του κόστους των συνδέσεων στο Διαδίκτυο; Απάντηση: Συνήθως υπάρχει συνδρομή ή χρέωση όγκου.

Από πρίζες μέχρι προγράμματα οδήγησης συσκευών

Εισαγωγή στα Πρωτόκολλα

Ενώ η επίσημη εισαγωγή στη δικτύωση αναφέρεται στο μοντέλο Open Systems Interconnection (OSI), αυτή η εισαγωγή στην βασική στοίβα δικτύωσης Linux χρησιμοποιεί ένα μοντέλο τεσσάρων επιπέδων γνωστό ως μοντέλο Internet (βλ. Εικόνα 1) .

Εικόνα 1. Μοντέλο Internet της στοίβας δικτύου

Στο κάτω μέρος της στοίβας βρίσκεται το επίπεδο σύνδεσης. Στρώμα σύνδεσηςαναφέρεται σε προγράμματα οδήγησης συσκευών που παρέχουν πρόσβαση στο φυσικό επίπεδο, το οποίο μπορεί να αποτελείται από πολλαπλά μέσα, όπως σειριακές συνδέσεις ή συσκευές Ethernet. Πάνω από το κανάλι είναι επίπεδο δικτύου, το οποίο είναι υπεύθυνο για την κατεύθυνση των πακέτων στον προορισμό τους. Το επόμενο επίπεδο καλείται μεταφοράυπεύθυνος για ομότιμες επικοινωνίες (για παράδειγμα, μέσα σε έναν κεντρικό υπολογιστή). Το επίπεδο δικτύου διαχειρίζεται τις επικοινωνίες μεταξύ κεντρικών υπολογιστών, ενώ το επίπεδο μεταφοράς διαχειρίζεται τις επικοινωνίες μεταξύ τελικών σημείων εντός αυτών των κεντρικών υπολογιστών. Τέλος, υπάρχει στρώμα εφαρμογής, το οποίο είναι συνήθως σημασιολογικό και κατανοεί τα μετακινούμενα δεδομένα. Για παράδειγμα, το πρωτόκολλο μεταφοράς υπερκειμένου (HTTP) μετακινεί αιτήματα και απαντήσεις για περιεχόμενο Ιστού μεταξύ ενός διακομιστή και ενός πελάτη.

Στην ουσία, τα επίπεδα της στοίβας δικτύωσης έχουν πιο αναγνωρίσιμα ονόματα. Στο επίπεδο σύνδεσης, θα βρείτε το Ethernet, το πιο κοινό μέσο υψηλής ταχύτητας. Τα παλαιότερα πρωτόκολλα επιπέδου σύνδεσης περιλαμβάνουν σειριακά πρωτόκολλα όπως Πρωτόκολλο Διαδικτύου Σειριακής Γραμμής (SLIP), Συμπιεσμένο SLIP (CSLIP) και Πρωτόκολλο από σημείο σε σημείο (PPP). Το πιο κοινό πρωτόκολλο επιπέδου δικτύου είναι το Πρωτόκολλο Διαδικτύου (IP), αλλά υπάρχουν και άλλα που εξυπηρετούν άλλες ανάγκες, όπως το Πρωτόκολλο Μηνυμάτων Ελέγχου Διαδικτύου (ICMP) και το Πρωτόκολλο Ανάλυσης Διεύθυνσης (ARP). Σε επίπεδο μεταφοράς, αυτά είναι το Πρωτόκολλο Ελέγχου Μεταφοράς (TCP) και το Πρωτόκολλο Δεδομένων Χρήστη (UDP). Τέλος, το επίπεδο εφαρμογής περιλαμβάνει πολλά από τα πρωτόκολλα που γνωρίζουμε, συμπεριλαμβανομένου του HTTP, του τυπικού πρωτοκόλλου Ιστού και του SMTP (Simple Mail Transfer Protocol), ένα πρωτόκολλο μεταφοράς email.

Αρχιτεκτονική βασικού δικτύου

Τώρα ας προχωρήσουμε στην αρχιτεκτονική της στοίβας δικτύωσης Linux και ας δούμε πώς υλοποιεί το μοντέλο του Διαδικτύου. Το σχήμα 2 είναι μια άποψη υψηλού επιπέδου της στοίβας δικτύωσης Linux. Στην κορυφή βρίσκεται το επίπεδο χώρου χρήστη ή στρώμα εφαρμογής A που ορίζει τους χρήστες στοίβας δικτύου. Παρακάτω είναι φυσικές συσκευές, τα οποία παρέχουν συνδεσιμότητα σε δίκτυα (σειριακά ή δίκτυα υψηλής ταχύτητας όπως το Ethernet). στο κέντρο ή χώρο πυρήνα, - υποσύστημα δικτύου, στο οποίο επικεντρώνεται αυτό το άρθρο. Τα buffer υποδοχών (sk_buffs) διέρχονται από τη στοίβα δικτύου εσωτερικά για να μετακινούν τα δεδομένα πακέτων μεταξύ πηγών και προορισμών. Η δομή sk_buff θα εμφανιστεί εν συντομία.

Εικόνα 2. Αρχιτεκτονική υψηλού επιπέδου της στοίβας δικτύωσης Linux

Αρχικά, σας προσφέρεται μια σύντομη επισκόπηση των κύριων στοιχείων του υποσυστήματος δικτύωσης Linux, με λεπτομέρειες στις ακόλουθες ενότητες. Στο επάνω μέρος (βλ. Εικόνα 2) υπάρχει ένα σύστημα που ονομάζεται διεπαφή κλήσης συστήματος. Απλώς παρέχει έναν τρόπο πρόσβασης των εφαρμογών χώρου χρήστη στο υποσύστημα δικτύωσης του πυρήνα. Στη συνέχεια ακολουθεί το αγνωστικό επίπεδο πρωτοκόλλου, το οποίο παρέχει έναν γενικό τρόπο εργασίας με πρωτόκολλα υποκείμενου επιπέδου μεταφοράς. Ακολουθούν τα πραγματικά πρωτόκολλα, τα οποία σε ένα σύστημα Linux περιλαμβάνουν τα ενσωματωμένα πρωτόκολλα TCP, UDP και, φυσικά, IP. Το επόμενο είναι ένα άλλο ανεξάρτητο επίπεδο που παρέχει μια κοινή διεπαφή προς και από μεμονωμένα διαθέσιμα προγράμματα οδήγησης συσκευών, ακολουθούμενη στο τέλος από αυτά τα ίδια τα προγράμματα οδήγησης.

Διεπαφή κλήσης συστήματος

Η διεπαφή κλήσης συστήματος μπορεί να περιγραφεί με δύο τρόπους. Όταν πραγματοποιείται μια κλήση δικτύου από τον χρήστη, αυτή πολυπλέκεται μέσω μιας κλήσης συστήματος στον πυρήνα. Αυτό καταλήγει ως μια κλήση στο sys_socketcall στο ./net/socket.c, το οποίο στη συνέχεια αποσυναρμολογεί την κλήση στον επιδιωκόμενο στόχο. Μια άλλη άποψη της διεπαφής κλήσης συστήματος είναι η χρήση κανονικών λειτουργιών αρχείων για είσοδο/έξοδο δικτύου (I/O). Για παράδειγμα, οι κανονικές λειτουργίες ανάγνωσης και εγγραφής μπορούν να εκτελεστούν σε μια υποδοχή δικτύου (η οποία αντιπροσωπεύεται από έναν περιγραφέα αρχείου ως κανονικό αρχείο). Έτσι, ενώ υπάρχουν λειτουργίες ειδικά για το δίκτυο (δημιουργία υποδοχής με υποδοχή, συσχέτισή της με λαβή με σύνδεση κ.λπ.), υπάρχει επίσης ένας αριθμός τυπικών λειτουργιών αρχείων που ισχύουν για αντικείμενα δικτύου όπως ακριβώς και τα κανονικά αρχεία. Τέλος, η διεπαφή κλήσης συστήματος παρέχει ένα μέσο μεταφοράς ελέγχου μεταξύ μιας εφαρμογής χώρου χρήστη και του πυρήνα.

Διεπαφή ανεξάρτητη από πρωτόκολλο (Αγνωστική διεπαφή πρωτοκόλλου)

Το στρώμα υποδοχής είναι μια αγνωστική διεπαφή πρωτοκόλλου που παρέχει ένα σύνολο τυπικών λειτουργιών για την υποστήριξη ενός αριθμού διαφορετικών πρωτοκόλλων. Αυτό το επίπεδο δεν υποστηρίζει μόνο κανονικά πρωτόκολλα TCP και UDP, αλλά και πρωτόκολλα IP, πρωτογενούς Ethernet και άλλα πρωτόκολλα μεταφοράς, όπως το Πρωτόκολλο Μετάδοσης Ελέγχου Ροής (SCTP).

Η επικοινωνία μέσω της στοίβας δικτύου πραγματοποιείται μέσω μιας υποδοχής. Η δομή της υποδοχής Linux είναι struct sock , που ορίζεται στο linux/include/net/sock.h. Αυτή η μεγάλη δομή περιέχει όλη την απαραίτητη κατάσταση για μια μεμονωμένη υποδοχή, συμπεριλαμβανομένου του συγκεκριμένου πρωτοκόλλου που χρησιμοποιείται από την υποδοχή και των λειτουργιών που μπορούν να εκτελεστούν σε αυτήν.

Το υποσύστημα δικτύου γνωρίζει για τα διαθέσιμα πρωτόκολλα από μια ειδική δομή που καθορίζει τις δυνατότητές του. Κάθε πρωτόκολλο περιέχει μια δομή που ονομάζεται proto (βρίσκεται στο linux/include/net/sock.h). Αυτή η δομή καθορίζει τις μεμονωμένες λειτουργίες υποδοχής που μπορούν να εκτελεστούν από το στρώμα υποδοχής στο στρώμα μεταφοράς (για παράδειγμα, πώς να δημιουργήσετε μια υποδοχή, πώς να δημιουργήσετε μια σύνδεση υποδοχής, πώς να κλείσετε μια πρίζα, κ.λπ.).

Πρωτόκολλα δικτύου

Η ενότητα των πρωτοκόλλων δικτύου ορίζει τα μεμονωμένα πρωτόκολλα δικτύου που είναι διαθέσιμα (όπως TCP, UDP και ούτω καθεξής). Αρχικοποιούνται στην αρχή της ημέρας στη συνάρτηση inet_init στο linux/net/ipv4/af_inet.c (καθώς το TCP και το UDP ανήκουν στην οικογένεια πρωτοκόλλων inet). Η συνάρτηση inet_init καταχωρεί καθένα από τα ενσωματωμένα πρωτόκολλα χρησιμοποιώντας τη συνάρτηση proto_register. Αυτή η συνάρτηση ορίζεται στο linux/net/core/sock.c και εκτός από την προσθήκη του πρωτοκόλλου στην ενεργή λίστα, μπορεί να εκχωρήσει μία ή περισσότερες κρυφές μνήμες slab εάν απαιτείται.

Μπορείτε να δείτε πώς τα μεμονωμένα πρωτόκολλα ταυτίζονται με τη δομή του πρωτοκόλλου στα αρχεία tcp_ipv4.c, udp.c και raw.c στο linux/net/ipv4/. Κάθε μία από αυτές τις δομές πρωτοκόλλου εμφανίζεται ως τύπος και πρωτόκολλο στο inetsw_array , το οποίο εκχωρεί ενσωματωμένα πρωτόκολλα στις λειτουργίες τους. Η δομή inetsw_array και οι σχέσεις της φαίνονται στην Εικόνα 3. Καθένα από τα πρωτόκολλα σε αυτόν τον πίνακα αρχικοποιείται στην αρχή της ημέρας στο inetsw καλώντας inet_register_protosw από το inet_init . Η συνάρτηση inet_init προετοιμάζει επίσης διάφορες μονάδες inet, όπως μονάδες ARP, ICMP, IP και λειτουργικές μονάδες TCP και UDP.

Εικόνα 3. Δομή της συστοιχίας πρωτοκόλλων Διαδικτύου

Συσχέτιση υποδοχής και πρωτοκόλλου

Θυμηθείτε ότι όταν δημιουργείται μια υποδοχή καθορίζει τον τύπο και το πρωτόκολλο, για παράδειγμα my_sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0) . Το AF_INET καθορίζει μια οικογένεια διευθύνσεων Διαδικτύου με μια υποδοχή ροής που ορίζεται ως SOCK_STREAM (όπως φαίνεται εδώ στο inetsw_array).

Η μετακίνηση δεδομένων για υποδοχές διαχειρίζεται μια βασική δομή που ονομάζεται buffer υποδοχής (sk_buff). Το sk_buff περιέχει δεδομένα πακέτων και δεδομένα κατάστασης που εκτείνονται σε πολλαπλά επίπεδα της στοίβας πρωτοκόλλου. Κάθε πακέτο που αποστέλλεται ή λαμβάνεται αντιπροσωπεύεται από το sk_buff. Η δομή sk_buff ορίζεται στο linux/include/linux/skbuff.h και φαίνεται στο σχήμα 4.

Εικόνα 4. Socket buffer και οι σχέσεις του με άλλες δομές

Όπως μπορείτε να δείτε, αρκετές δομές sk_buff για αυτή η ένωσημπορούν να συνδεθούν μεταξύ τους. Καθένα από αυτά προσδιορίζει τη δομή της συσκευής (net_device) στην οποία αποστέλλεται ή λαμβάνεται το πακέτο. Δεδομένου ότι κάθε πακέτο αναπαρίσταται στο sk_buff , οι κεφαλίδες του πακέτου ορίζονται εύκολα από ένα σύνολο δεικτών (th , iph και mac για Media Access Control ή κεφαλίδα MAC). συναρτήσεις υποστήριξης Υπάρχουν συναρτήσεις για τη δημιουργία, την καταστροφή, την κλωνοποίηση και την ουρά sk_buff .

Τα buffers socket έχουν σχεδιαστεί για να επικοινωνούν μεταξύ τους για μια δεδομένη υποδοχή και περιλαμβάνουν μεγάλο όγκο πληροφοριών, συμπεριλαμβανομένων αναφορών σε κεφαλίδες πρωτοκόλλου, χρονικές σημάνσεις (όταν στάλθηκε ή ελήφθη ένα πακέτο) και την αντίστοιχη συσκευή.

Διασύνδεση ανεξάρτητη από συσκευή (Διασύνδεση αγνωστικής συσκευής)

Κάτω από το επίπεδο πρωτοκόλλου υπάρχει ένα άλλο ανεξάρτητο επίπεδο διεπαφής που συνδέει πρωτόκολλα με διαφορετικά προγράμματα οδήγησης φυσικών συσκευών με διαφορετικές δυνατότητες. Αυτό το επίπεδο παρέχει ένα τυπικό σύνολο λειτουργιών που χρησιμοποιούνται από συσκευές δικτύου χαμηλού επιπέδου για να μπορούν να αλληλεπιδρούν με τη στοίβα πρωτοκόλλων υψηλότερου επιπέδου.

Πρώτα απ 'όλα, τα προγράμματα οδήγησης συσκευών μπορούν να εγγραφούν και να καταργήσουν την εγγραφή τους στον πυρήνα καλώντας register_netdevice ή unregister_netdevice . Η εντολή κλήσης συμπληρώνει πρώτα τη δομή net_device και στη συνέχεια τη μεταβιβάζει για εγγραφή. Ο πυρήνας καλεί τη συνάρτηση init του (εάν έχει οριστεί μία), εκτελεί μερικούς ελέγχους λογικότητας, δημιουργεί μια καταχώρηση sysfs και, στη συνέχεια, προσθέτει τη νέα συσκευή στη λίστα συσκευών ( συνδεδεμένη λίστασυσκευές ενεργές στον πυρήνα). Η δομή net_device μπορεί να βρεθεί στο linux/include/linux/netdevice.h. Ορισμένες λειτουργίες βρίσκονται στο linux/net/core/dev.c.

Η συνάρτηση dev_queue_xmit χρησιμοποιείται για την αποστολή sk_buff από το επίπεδο πρωτοκόλλου στη συσκευή. Κάνει ουρά sk_buff για πιθανή προώθηση από το κατάλληλο πρόγραμμα οδήγησης συσκευής (η συσκευή που καθορίζεται από το net_device ή τον δείκτη sk_buff->dev στο sk_buff). Η δομή dev περιέχει μια μέθοδο που ονομάζεται hard_start_xmit που αποθηκεύει μια συνάρτηση προγράμματος οδήγησης για την προετοιμασία της μεταφοράς sk_buff.

Η ανάκτηση πακέτων γίνεται παραδοσιακά με το netif_rx. Όταν ένα πρόγραμμα οδήγησης συσκευής χαμηλότερου επιπέδου λαμβάνει ένα πακέτο (που περιέχεται σε ένα αποκλειστικό sk_buff), το sk_buff μετακινείται προς τα πάνω στο επίπεδο δικτύου με μια κλήση στο netif_rx. Αυτή η συνάρτηση θέτει στη συνέχεια το sk_buff σε ένα υψηλότερο επίπεδο πρωτοκόλλου για περαιτέρω επεξεργασία από το netif_rx_schedule. Οι συναρτήσεις dev_queue_xmit και netif_rx βρίσκονται στο linux/net/core/dev.c.

Τέλος, μια νέα διεπαφή προγράμματος εφαρμογής (NAPI) εισήχθη στον πυρήνα για την επικοινωνία με το ανεξάρτητο από τη συσκευή επίπεδο (dev). Μερικοί οδηγοί το χρησιμοποιούν, αλλά η συντριπτική πλειονότητα εξακολουθεί να χρησιμοποιεί την παλαιότερη διεπαφή λήψης καρέ (μια χονδρική εκτίμηση έξι στα επτά). Το NAPI μπορεί να δώσει καλύτερη απόδοσηκάτω από μεγάλα φορτία, αποφεύγοντας παράλληλα διακοπές με κάθε εισερχόμενο πλαίσιο.

Προγράμματα οδήγησης συσκευών

Στο κάτω μέρος της στοίβας δικτύωσης βρίσκονται τα προγράμματα οδήγησης συσκευών που διαχειρίζονται τις φυσικές συσκευές δικτύου. Παραδείγματα συσκευών αυτού του επιπέδου είναι το πρόγραμμα οδήγησης SLIP over σειριακή διεπαφήή ένα πρόγραμμα οδήγησης ethernet πάνω από μια συσκευή ethernet.

Κατά την προετοιμασία, το πρόγραμμα οδήγησης συσκευής εκχωρεί χώρο για τη δομή net_device και στη συνέχεια την προετοιμάζει με τις απαραίτητες ρουτίνες. Ένα από αυτά, που ονομάζεται dev->hard_start_xmit , καθορίζει τον τρόπο με τον οποίο το ανώτερο στρώμα θα πρέπει να θέτει σε ουρά το sk_buff για μετάδοση. Έχει περάσει sk_buff. Το πώς λειτουργεί αυτή η λειτουργία εξαρτάται από το υλικό, αλλά συνήθως το πακέτο που περιγράφεται στο sk_buff μετακινείται στο λεγόμενο "δακτύλιο υλικού" (δακτύλιος υλικού) ή "ουρά" (ουρά). Η άφιξη ενός πλαισίου, όπως περιγράφεται στο επίπεδο ανεξάρτητο από τη συσκευή, χρησιμοποιεί τη διεπαφή netif_rx ή netif_receive_skb για ένα πρόγραμμα οδήγησης δικτύου συμβατό με NAPI. Το πρόγραμμα οδήγησης NAPI θέτει όρια στις δυνατότητες του υποκείμενου υλικού. Δείτε την ενότητα για λεπτομέρειες.

Αφού το πρόγραμμα οδήγησης της συσκευής έχει διαμορφώσει τις διεπαφές του στη δομή dev, μια κλήση προς register_netdevice το καθιστά διαθέσιμο για χρήση. Στο linux/drivers/net μπορείτε να βρείτε προγράμματα οδήγησης ειδικά για συσκευές δικτύου.

Προχώρα

Ο πηγαίος κώδικας Linux είναι ένας πολύ καλός τρόπος για να μάθετε για το σχεδιασμό προγραμμάτων οδήγησης για πολλούς τύπους συσκευών, συμπεριλαμβανομένων των προγραμμάτων οδήγησης συσκευών δικτύου. Θα βρείτε διαφορές στον σχεδιασμό και τη χρήση των διαθέσιμων API του πυρήνα, αλλά το καθένα θα είναι χρήσιμο είτε ως οδηγίες είτε ως αφετηρία για ένα νέο πρόγραμμα οδήγησης. Ο υπόλοιπος κώδικας στη στοίβα δικτύωσης είναι τυπικός και χρησιμοποιείται μέχρι να απαιτηθεί νέο πρωτόκολλο. Αλλά ακόμη και τότε, οι υλοποιήσεις του TCP (για ένα πρωτόκολλο ροής) ή του UDP (για ένα πρωτόκολλο που βασίζεται σε μηνύματα) χρησιμεύουν ως χρήσιμα μοντέλα για την έναρξη νέας ανάπτυξης.

TCP/IP

Η στοίβα πρωτοκόλλου δικτύου TCP/IP έχει 4 επίπεδα:

Κανάλι (Σύνδεσμος).
Δίκτυο (Διαδίκτυο).
Μεταφορές (Μεταφορές).
Εφαρμοσμένη (Εφαρμογή).

Επίπεδο εφαρμογής

HTTP;
SMTP

Κάθε πρωτόκολλο ορίζει τη δική του σειρά και αρχές για την εργασία με δεδομένα.

Χρησιμοποιείται για την αποστολή email. Η λειτουργία SMTP περιλαμβάνει τρία διαδοχικά βήματα:

Προσδιορισμός της διεύθυνσης του αποστολέα. Αυτό είναι απαραίτητο για την επιστροφή επιστολών.
Ορισμός παραλήπτη. Αυτό το βήμα μπορεί να επαναληφθεί αρκετές φορές κατά τον καθορισμό πολλών παραληπτών.
Προσδιορίστε το περιεχόμενο του μηνύματος και στείλτε. Τα δεδομένα σχετικά με τον τύπο μηνύματος μεταδίδονται ως πληροφορίες υπηρεσίας. Εάν ο διακομιστής επιβεβαιώσει ότι είναι έτοιμος να αποδεχτεί το πακέτο, τότε η ίδια η συναλλαγή δεσμεύεται.

Επί κεφαλής

στρώμα μεταφοράς

Πρωτόκολλα μεταφοράς δεδομένων:

Το πιο ευρέως χρησιμοποιούμενο πρωτόκολλο. Είναι υπεύθυνο για την εγγυημένη μεταφορά δεδομένων. Κατά την αποστολή πακέτων, ελέγχεται το άθροισμα ελέγχου τους, η διαδικασία συναλλαγής. Αυτό σημαίνει ότι οι πληροφορίες θα φτάσουν "ασφαλείς" ανεξάρτητα από τις συνθήκες.

TCP ή UDP;

επίπεδο δικτύου

Το επίπεδο δικτύου είναι υπεύθυνο για:

Καθορισμός οδών παράδοσης.
Μεταφορά πακέτων μεταξύ δικτύων.
Εκχώρηση μοναδικών διευθύνσεων.

Το πιο δημοφιλές πρωτόκολλο αυτού του επιπέδου είναι το IP.

Τύποι διευθύνσεων IP

Τα δίκτυα χρησιμοποιούν δύο τύπους διευθύνσεων IP:

Δημόσιο.
Ιδιωτικός.

Το Private (Private) δεν χρησιμοποιούνται στο Διαδίκτυο. Στο παγκόσμιο δίκτυο, τέτοιες διευθύνσεις δεν είναι μοναδικές. Ένα παράδειγμα είναι ένα τοπικό δίκτυο. Σε κάθε συσκευή εκχωρείται μια μοναδική διεύθυνση IP εντός του δικτύου.

IPv4

Η πιο ευρέως χρησιμοποιούμενη έκδοση του Πρωτοκόλλου Διαδικτύου. Προγενέστερα του IPv6. Η μορφή εγγραφής είναι τέσσερις αριθμοί οκτώ bit που χωρίζονται με τελείες. Η μάσκα υποδικτύου υποδεικνύεται μέσω του πρόσημου κλάσματος. Το μήκος της διεύθυνσης είναι 32 bit. Στη συντριπτική πλειοψηφία των περιπτώσεων, όταν μιλάμε για διεύθυνση IP, εννοούμε ακριβώς IPv4.

Μορφή εγγραφής: .

IPv6

Αυτή η έκδοση προορίζεται για την επίλυση προβλημάτων με την προηγούμενη έκδοση. Το μήκος της διεύθυνσης είναι 128 bit.

Παράδειγμα εγγραφής: .

Υπάρχουν τρεις τύποι διευθύνσεων IPv6:

Unicast.
anycast.
multicast.

Μάσκα υποδικτύου

Η μάσκα υποδικτύου αποκαλύπτει το υποδίκτυο και τον αριθμό κεντρικού υπολογιστή από μια διεύθυνση IP.

Υποδίκτυο και κεντρικός υπολογιστής

Host είναι η διεύθυνση της διεπαφής δικτύου (κάρτα δικτύου). Καθορίζεται από τη διεύθυνση IP με χρήση μάσκας. Για παράδειγμα: . Δεδομένου ότι οι τρεις πρώτες οκτάδες είναι το υποδίκτυο, παραμένει. Αυτός είναι ο αριθμός υποδοχής.

Απευθυνόμενος

Τρεις τύποι διευθύνσεων χρησιμοποιούνται για τη διευθυνσιοδότηση στη στοίβα πρωτοκόλλου TCP/IP:

Τοπικός.
Δίκτυο.
Ονόματα τομέα.

Το DNS (Domain Name System) δημιουργεί μια αντιστοιχία μεταξύ των ονομάτων τομέα και μιας δημόσιας διεύθυνσης IP. Όταν πληκτρολογείτε ένα όνομα τομέα σε μια συμβολοσειρά προγράμματος περιήγησης, το DNS θα εντοπίσει την αντίστοιχη διεύθυνση IP και θα αναφέρει στη συσκευή. Η συσκευή θα το επεξεργαστεί και θα το επιστρέψει ως ιστοσελίδα.

Στρώμα σύνδεσης

Τα πιο κοινά πρωτόκολλα:

ethernet.
WLAN.

Το Ethernet είναι η πιο κοινή τεχνολογία ενσύρματου LAN.

WLAN - τοπικό δίκτυο βασισμένο σε ασύρματες τεχνολογίες. Οι συσκευές αλληλεπιδρούν χωρίς φυσικές συνδέσεις καλωδίων. Ένα παράδειγμα της πιο κοινής μεθόδου είναι το Wi-Fi.

Διαμόρφωση TCP/IP για χρήση στατικής διεύθυνσης IPv4

Διαμόρφωση TCP/IP για χρήση δυναμικής διεύθυνσης IPv4

Μέθοδοι μεταφοράς δεδομένων

Τα δεδομένα μεταδίδονται μέσω του φυσικού μέσου με τρεις τρόπους:

απλός.
μισό duplex.
full duplex.

Παραδείγματα επικοινωνίας simplex:

τηλεοπτική μετάδοση.
Σήμα από δορυφόρους GPS.

Η Half-duplex είναι μια αμφίδρομη επικοινωνία. Ωστόσο, μόνο ένας κόμβος μπορεί να μεταδώσει ένα σήμα σε μια δεδομένη στιγμή. Με μια τέτοια επικοινωνία, δύο συσκευές δεν μπορούν να χρησιμοποιήσουν το ίδιο κανάλι ταυτόχρονα. Η πλήρης αμφίδρομη επικοινωνία μπορεί να μην είναι φυσικά δυνατή ή μπορεί να οδηγήσει σε συγκρούσεις. Λέγεται ότι συγκρούονται για το μέσο μετάδοσης. Αυτή η λειτουργία χρησιμοποιείται όταν χρησιμοποιείτε ομοαξονικό καλώδιο.

Ένα παράδειγμα είναι μια τηλεφωνική συνομιλία μέσω δικτύου κινητής τηλεφωνίας.

TCP/IP έναντι OSI

Φυσική (Φυσική).
Κανάλι (Σύνδεσμος δεδομένων).
Δίκτυο (Δίκτυο).
Μεταφορές (Μεταφορές).
Συνεδρία (Session).
Executive (Παρουσίαση).
Εφαρμοσμένη (Εφαρμογή).

Προς το παρόν, δεν αξίζει να μπούμε βαθιά σε αυτό το μοντέλο, αλλά τουλάχιστον μια επιφανειακή κατανόηση είναι απαραίτητη.

Το στρώμα μεταφοράς παραμένει αμετάβλητο. Εκτελεί τις ίδιες λειτουργίες.

Το επίπεδο δικτύου είναι επίσης αμετάβλητο. Εκτελεί ακριβώς τις ίδιες εργασίες.

Το Physical αντιπροσωπεύει την πραγματική φυσική σύνδεση - ηλεκτρικά σήματα, σύνδεσμοι κ.λπ. Στη στοίβα πρωτοκόλλου TCP/IP, αποφασίστηκε να συνδυαστούν αυτά τα δύο επίπεδα σε ένα, αφού και τα δύο λειτουργούν με το φυσικό μέσο.

Καλείται ένα συμφωνημένο σύνολο πρωτοκόλλων διαφορετικών επιπέδων, επαρκών για την οργάνωση της εργασίας στο Διαδίκτυο στοίβα πρωτοκόλλου. Για κάθε επίπεδο, ορίζεται ένα σύνολο συναρτήσεων αιτήματος για αλληλεπίδραση με ένα υψηλότερο επίπεδο, το οποίο καλείται διεπαφή. Οι κανόνες για την αλληλεπίδραση δύο μηχανών μπορούν να περιγραφούν ως ένα σύνολο διαδικασιών για κάθε ένα από τα επίπεδα, τα οποία ονομάζονται πρωτόκολλα.

Υπάρχουν πολλές στοίβες πρωτοκόλλων που χρησιμοποιούνται ευρέως στα δίκτυα. Πρόκειται για στοίβες, που είναι διεθνή και εθνικά πρότυπα, και επώνυμες στοίβες, οι οποίες έχουν γίνει ευρέως διαδεδομένες λόγω της επικράτησης του εξοπλισμού μιας συγκεκριμένης εταιρείας. Παραδείγματα δημοφιλών στοίβων πρωτοκόλλων περιλαμβάνουν τη στοίβα IPX/SPX της Novell, τη στοίβα TCP/IP που χρησιμοποιείται στο Διαδίκτυο και πολλά δίκτυα που βασίζονται στο λειτουργικό σύστημα UNIX, τη στοίβα OSI του Διεθνούς Οργανισμού Προτύπων, τη στοίβα DECnet της Digital Equipment Corporation και μερικά άλλα.

Οι στοίβες πρωτοκόλλων χωρίζονται σε τρία επίπεδα:

μεταφορά;

εφαρμοσμένος.

Πρωτόκολλα δικτύου

Τα πρωτόκολλα δικτύου παρέχουν τις ακόλουθες υπηρεσίες: διεύθυνση και δρομολόγηση πληροφοριών, έλεγχος για σφάλματα, αίτημα αναμετάδοσης και θέσπιση κανόνων για αλληλεπίδραση σε ένα συγκεκριμένο περιβάλλον δικτύου. Παρακάτω είναι τα πιο δημοφιλή πρωτόκολλα δικτύου.

DDP(DatagramDeliveryProtocol) Το πρωτόκολλο μεταφοράς δεδομένων της Apple που χρησιμοποιείται στο AppleTalk.

IP(Internet Protocol – Internet Protocol). Ένα πρωτόκολλο στοίβας TCP/IP που παρέχει πληροφορίες διεύθυνσης και δρομολόγησης.

IPX(InternetworkPacketeXchange) στο πρωτόκολλο NWLink.NovelNetWare που χρησιμοποιείται για τη δρομολόγηση και την προώθηση πακέτων.

NetBEUI(NetBIOSExtendedUserInterface - Extended διεπαφή χρήστηβασικό σύστημα εισόδου/εξόδου δικτύου) . Αναπτύχθηκε από κοινού από την IBM και τη Microsoft, αυτό το πρωτόκολλο παρέχει υπηρεσίες μεταφοράς για NetBIOS.

Πρωτόκολλα μεταφοράς

Τα πρωτόκολλα μεταφοράς παρέχουν τις ακόλουθες υπηρεσίες για την αξιόπιστη μεταφορά δεδομένων μεταξύ υπολογιστών. Παρακάτω είναι τα πιο δημοφιλή πρωτόκολλα μεταφοράς.

ATP(AppleTalkProtocol - AppleTalk Transaction Protocol) και NBP(NameBindingProtocol - Name Binding Protocol). Πρωτόκολλα συνεδρίας και μεταφοράς AppleTalk.

NetBIOS (Βασικό σύστημα εισόδου/εξόδου δικτύου) . NetBIOS Δημιουργεί μια σύνδεση μεταξύ υπολογιστών και NetBEUIπαρέχει υπηρεσίες δεδομένων για αυτήν τη σύνδεση.

SPX(SequencedPacketeXchange) στο πρωτόκολλο NWLink.NovelNetWare που χρησιμοποιείται για την παροχή παράδοσης δεδομένων.

TCP(TransmissionControlProtocol) Ένα πρωτόκολλο στοίβας TCP/IP υπεύθυνο για την αξιόπιστη παράδοση δεδομένων.

Πρωτόκολλα εφαρμογών

Τα πρωτόκολλα εφαρμογών είναι υπεύθυνα για την αλληλεπίδραση μεταξύ των εφαρμογών. Παρακάτω είναι τα πιο δημοφιλή πρωτόκολλα εφαρμογών.

AFP(Apple Talk File Protocol - Apple Talk File Protocol).Πρωτόκολλο τηλεχειριστήριοΑρχεία Macintosh.

FTP(Πρωτόκολλο μεταφοράς αρχείων). Ένα πρωτόκολλο στοίβας TCP/IP που χρησιμοποιείται για την παροχή υπηρεσιών μεταφοράς αρχείων.

NCP(NetWare Core Protocol - NetWare Core Protocol). Το κέλυφος και οι ανακατευθύνσεις του προγράμματος-πελάτη NovelNetWare.

SNMP(SimpleNetworkManagementProtocol) Πρωτόκολλο στοίβας TCP/IP που χρησιμοποιείται για τη διαχείριση και την παρακολούθηση συσκευών δικτύου.

HTTP(HyperTextTransferProtocol) - Πρωτόκολλο μεταφοράς υπερκειμένου και άλλα πρωτόκολλα.

Η σουίτα πρωτοκόλλων Internet παρέχει επικοινωνία από άκρο σε άκρο που καθορίζει τον τρόπο συσκευασίας, επεξεργασίας, μετάδοσης, δρομολόγησης και λήψης δεδομένων. Αυτή η λειτουργία είναι οργανωμένη σε τέσσερα επίπεδα αφαίρεσης που ταξινομούν όλα τα σχετικά πρωτόκολλα σύμφωνα με το εύρος των εμπλεκόμενων δικτύων. Από το χαμηλότερο έως το υψηλότερο επίπεδο, αυτό είναι το επίπεδο επικοινωνίας που περιέχει τις μεθόδους επικοινωνίας για δεδομένα που παραμένουν στο ίδιο τμήμα δικτύου (σύνδεσμος). το επίπεδο Διαδικτύου, το οποίο παρέχει διασύνδεση μεταξύ ανεξάρτητων δικτύων· το επίπεδο μεταφοράς, το οποίο χειρίζεται τις επικοινωνίες μεταξύ των κεντρικών υπολογιστών· και το επίπεδο εφαρμογής, το οποίο παρέχει επικοινωνία μεταξύ των διεργασιών για εφαρμογές.

Η ανάπτυξη της αρχιτεκτονικής και των πρωτοκόλλων του Διαδικτύου στο μοντέλο TCP/IP πραγματοποιείται από την ανοιχτή διεθνή κοινότητα σχεδιαστών IETF.

Ιστορία

Στοίβα πρωτοκόλλου TCP/IPδημιουργήθηκε με βάση το NCP (Network Control Protocol) από μια ομάδα προγραμματιστών με επικεφαλής τον Vinton Cerf το 1972. Τον Ιούλιο του 1976, ο Vint Cerf και ο Bob Kahn παρουσίασαν για πρώτη φορά μετάδοση δεδομένων χρησιμοποιώντας TCP πάνω από τρεις διάφορα δίκτυα. Το πακέτο ταξίδεψε την εξής διαδρομή: Σαν Φρανσίσκο - Λονδίνο - Πανεπιστήμιο της Νότιας Καλιφόρνια. Μέχρι το τέλος του ταξιδιού του, το πακέτο είχε διανύσει 150.000 μίλια χωρίς να χάσει ούτε ένα κομμάτι. Το 1978, οι Cerf, Jon Postel και Danny Cohan αποφάσισαν να διαχωρίσουν δύο ξεχωριστές λειτουργίες από το TCP: TCP και IP (Αγγλικό Πρωτόκολλο Διαδικτύου,πρωτόκολλο διαδικτύου). Το TCP ήταν υπεύθυνο για τη διάσπαση του μηνύματος σε datagrams και την τοποθέτησή τους στον τελικό προορισμό. Η IP ήταν υπεύθυνη για τη μετάδοση (με έλεγχο λήψης) μεμονωμένων datagrams. Κάπως έτσι γεννήθηκε το σύγχρονο πρωτόκολλο Διαδικτύου. Και την 1η Ιανουαρίου 1983, το ARPANET άλλαξε σε ένα νέο πρωτόκολλο. Αυτή η ημέρα θεωρείται η επίσημη ημερομηνία γέννησης του Διαδικτύου.

Επίπεδα στοίβας TCP/IP

Η στοίβα πρωτοκόλλου TCP/IP περιλαμβάνει τέσσερα επίπεδα:

Τα πρωτόκολλα σε αυτά τα επίπεδα υλοποιούν πλήρως τη λειτουργικότητα του μοντέλου OSI. Όλη η αλληλεπίδραση χρήστη σε δίκτυα IP είναι χτισμένη στη στοίβα πρωτοκόλλου TCP/IP. Η στοίβα είναι ανεξάρτητη από το φυσικό μέσο μετάδοσης, το οποίο, ειδικότερα, παρέχει μια απολύτως διαφανή αλληλεπίδραση μεταξύ ενσύρματων και ασύρματων δικτύων.

Κατανομή Πρωτοκόλλων ανά Επίπεδα του Μοντέλου TCP/IP

Εφαρμοσμένος
(Επίπεδο εφαρμογής)

π.χ. HTTP , RTSP , FTP , DNS

Μεταφορά

στρώμα μεταφοράς

Επίπεδο δικτύου (διαδικτύου).

Στρώμα σύνδεσης

Κατά το σχεδιασμό μιας στοίβας πρωτοκόλλου στο επίπεδο σύνδεσης, λαμβάνεται υπόψη η κωδικοποίηση διόρθωσης θορύβου - επιτρέποντας τον εντοπισμό και τη διόρθωση σφαλμάτων στα δεδομένα λόγω της επίδρασης του θορύβου και των παρεμβολών στο κανάλι επικοινωνίας.

Σύγκριση με το μοντέλο OSI

Τα τρία κορυφαία επίπεδα στο μοντέλο OSI, δηλαδή το επίπεδο εφαρμογής, το επίπεδο παρουσίασης και το επίπεδο περιόδου λειτουργίας, δεν διακρίνονται ξεχωριστά στο μοντέλο TCP/IP, το οποίο έχει μόνο ένα επίπεδο εφαρμογής πάνω από το επίπεδο μεταφοράς. Αν και ορισμένες καθαρές εφαρμογές πρωτοκόλλου OSI, όπως το X.400, τα συνδυάζουν επίσης, δεν απαιτείται η στοίβα πρωτοκόλλου TCP/IP να επιβάλλει μια μονολιθική αρχιτεκτονική στο επίπεδο μεταφοράς. Για παράδειγμα, το πρωτόκολλο εφαρμογής NFS λειτουργεί μέσω του πρωτοκόλλου External Data Representation (XDR), το οποίο με τη σειρά του εκτελείται μέσω του πρωτοκόλλου Remote Procedure Call (RPC). Το RPC παρέχει αξιόπιστη μεταφορά δεδομένων, ώστε να μπορεί να χρησιμοποιεί με ασφάλεια τη μεταφορά UDP με μέγιστη προσπάθεια.

Διάφοροι συγγραφείς έχουν ερμηνεύσει διαφορετικά το μοντέλο TCP/IP και δεν συμφωνούν ότι το επίπεδο σύνδεσης ή ολόκληρο το μοντέλο TCP/IP καλύπτει τα ζητήματα του επιπέδου 1 OSI (φυσικό επίπεδο) ή ότι το επίπεδο υλικού θεωρείται ότι βρίσκεται κάτω από το επίπεδο σύνδεσης .

Αρκετοί συγγραφείς έχουν προσπαθήσει να ενσωματώσουν τα επίπεδα 1 και 2 του μοντέλου OSI στο μοντέλο TCP/IP όπως συνήθως αναφέρονται στα σύγχρονα πρότυπα (π.χ. IEEE και ITU). Αυτό οδηγεί συχνά σε ένα μοντέλο πέντε επιπέδων όπου το επίπεδο σύνδεσης ή το επίπεδο πρόσβασης δικτύου χωρίζεται στα επίπεδα 1 και 2 του μοντέλου OSI.

Η προσπάθεια ανάπτυξης πρωτοκόλλου IETF δεν αντιμετωπίζει αυστηρά striping. Ορισμένα από τα πρωτόκολλά του μπορεί να μην ακολουθούν το καθαρό μοντέλο OSI, αν και τα RFC μερικές φορές αναφέρονται σε αυτό και συχνά χρησιμοποιούν παλαιότερους αριθμούς επιπέδων OSI. Το IETF έχει επανειλημμένα δηλώσει ότι η ανάπτυξη του πρωτοκόλλου και της αρχιτεκτονικής του Διαδικτύου δεν χρειάζεται να συμμορφώνεται με τις απαιτήσεις OSI. Το RFC 3439, το οποίο απευθύνεται στην Αρχιτεκτονική του Διαδικτύου, περιέχει μια ενότητα με τίτλο "Ένα στρώμα που θεωρείται επιβλαβές".

Για παράδειγμα, τα επίπεδα περιόδου λειτουργίας και παρουσίασης του πακέτου OSI θεωρούνται ότι περιλαμβάνονται στο επίπεδο εφαρμογής του πακέτου TCP/IP. Η λειτουργικότητα σε επίπεδο συνεδρίας μπορεί να βρεθεί σε πρωτόκολλα όπως το HTTP και το SMTP και είναι πιο εμφανής σε πρωτόκολλα όπως το Telnet και το Πρωτόκολλο Έναρξης Συνεδρίας (SIP). Η λειτουργικότητα του επιπέδου περιόδου λειτουργίας υλοποιείται επίσης με αρίθμηση θυρών TCP και UDP, η οποία εκτείνεται στο επίπεδο μεταφοράς στη σουίτα TCP/IP. Οι συναρτήσεις του επιπέδου παρουσίασης υλοποιούνται σε εφαρμογές TCP/IP με το πρότυπο MIME κατά την ανταλλαγή δεδομένων.

Οι συγκρούσεις είναι επίσης εμφανείς στο αρχικό μοντέλο OSI, ISO 7498, όταν δεν λαμβάνονται υπόψη εφαρμογές σε αυτό το μοντέλο, όπως το ISO 7498/4 Management Framework ή το ISO 8648 Internal Organization of the Network layer (IONL). Κατά την εξέταση των εγγράφων IONL και Management Framework, τα ICMP και IGMP ορίζονται ως πρωτόκολλα ελέγχου επιπέδου για το επίπεδο δικτύου. Ομοίως, το IONL παρέχει ένα πλαίσιο για «οντότητες σύγκλισης που εξαρτώνται από το υποδίκτυο», όπως το ARP και το RARP.

Τα πρωτόκολλα IETF μπορούν να ενθυλακωθούν αναδρομικά, όπως αποδεικνύεται από πρωτόκολλα σήραγγας όπως το Generic Routing Encapsulation (GRE). Το GRE χρησιμοποιεί τον ίδιο μηχανισμό που χρησιμοποιεί το OSI για τη δημιουργία σήραγγας στο επίπεδο δικτύου. Υπάρχει διαφωνία σχετικά με τον τρόπο προσαρμογής του μοντέλου TCP/IP στο μοντέλο OSI, επειδή τα επίπεδα στα μοντέλα δεν είναι τα ίδια.

Επιπλέον, το μοντέλο OSI δεν χρησιμοποιεί ένα πρόσθετο επίπεδο - "Διαδίκτυο" - μεταξύ των επιπέδων σύνδεσης και δικτύου. Ένα παράδειγμα αμφιλεγόμενου πρωτοκόλλου θα ήταν το ARP ή το STP.

Δείτε πώς παραδοσιακά τα πρωτόκολλα TCP/IP ταιριάζουν στο μοντέλο OSI:

Κατανομή πρωτοκόλλων κατά στρώματα του μοντέλου OSI

	TCP/IP	OSI
7	Εφαρμοσμένος	Εφαρμοσμένος	π.χ. HTTP , SMTP , SNMP , FTP , Telnet , SSH , SCP , SMB , NFS , RTSP , BGP
6		Αναπαράσταση	π.χ. XDR , AFP , TLS , SSL
5		συνεδρία	π.χ. ISO 8327 / CCITT X.225, RPC , NetBIOS , PPTP , L2TP , ASP
4	Μεταφορά	Μεταφορά	π.χ. TCP , UDP , SCTP , SPX , ATP , DCCP , GRE
3	δίκτυο	δίκτυο	π.χ. ICMP , IGMP , CLNP , OSPF , RIP , IPX , DDP , ARP
2	αγωγός	αγωγός	π.χ. Ethernet, συμβολικό δαχτυλίδι, HDLC , PPP , X.25 , Frame relay , ISDN , ATM , SPB , MPLS
1	αγωγός	Φυσικός	ηλεκτρικά καλώδια, ραδιοεπικοινωνία, καλώδια οπτικών ινών, υπέρυθρη ακτινοβολία

Συνήθως, στη στοίβα TCP / IP, τα 3 κορυφαία επίπεδα του μοντέλου OSI (εφαρμογή, παρουσίαση και περίοδος λειτουργίας) συνδυάζονται σε μία - εφαρμογή. Δεδομένου ότι μια τέτοια στοίβα δεν παρέχει ένα ενοποιημένο πρωτόκολλο μεταφοράς δεδομένων, οι λειτουργίες για τον προσδιορισμό του τύπου των δεδομένων μεταφέρονται στην εφαρμογή.

Περιγραφή του μοντέλου TCP/IP στην τεχνική βιβλιογραφία

Σημειώσεις

Μοντέλα OSI και TCP/IP. Γνωσιακή βάση osLogic.ru
Μοντέλα δικτύου TCP/IP και OSI. Cisco Learning
Vasiliev A. A., Telina I. S., Izbachkov Yu. S., Petrov V. N. Πληροφοριακά συστήματα: Εγχειρίδιο για τα πανεπιστήμια. - Αγία Πετρούπολη. : Peter, 2010. - 544 σελ. - ISBN 978-5-49807-158-9.
Andrew Krovchik, Vinod Kumar, Noman Lagari και άλλοι.Προγραμματισμός δικτύου .NET για επαγγελματίες / ανά. από τα Αγγλικά. V. Streltsov. - M. : Lori, 2005. - 400 p. - ISBN 1-86100-735-3. - ISBN 5-85582-170-2.

Επίπεδο μεταφοράς (TL)ορίζει τους κανόνες για τη μεταφορά πακέτων μέσω του δικτύου. Το επίπεδο μεταφοράς επιβλέπει την παράδοση από άκρο σε άκρο μεμονωμένων πακέτων· δεν λαμβάνει υπόψη εξαρτήσεις μεταξύ αυτών των πακέτων (ακόμα και αν ανήκουν στο ίδιο μήνυμα). Αντιμετωπίζει κάθε συσκευασία σαν να ανήκει κάθε κομμάτι ξεχωριστό μήνυμα, είτε αυτό είναι αλήθεια είτε όχι. Τα πρωτόκολλα επιπέδου μεταφοράς διασφαλίζουν ότι όλα τα μηνύματα φτάνουν άθικτα στον προορισμό τους και ότι τα πακέτα είναι στην αρχική τους σειρά. Σε επίπεδο μεταφοράς, εκτελείται έλεγχος παραβίασης πληροφοριών και έλεγχος σφαλμάτων, καθώς και έλεγχος ροής σε ολόκληρη τη διαδρομή πηγής-προορισμού.

Το επίπεδο μεταφοράς εκτελεί τις ακόλουθες εργασίες:

Διεύθυνση Σημείου Εξυπηρέτησης. Οι υπολογιστές συχνά εκτελούν πολλά προγράμματα ταυτόχρονα. Για το λόγο αυτό, η παράδοση από την πηγή στον προορισμό σημαίνει παράδοση όχι μόνο από έναν υπολογιστή στον επόμενο, αλλά και από μια δεδομένη διαδικασία (πρόγραμμα που εκτελείται) σε έναν υπολογιστή σε μια δεδομένη διεργασία (πρόγραμμα που εκτελείται) σε έναν άλλο. Επομένως, η κεφαλίδα του επιπέδου μεταφοράς πρέπει να περιλαμβάνει έναν τύπο διεύθυνσης που ονομάζεται διεύθυνση σημείου εξυπηρέτησης (ή διεύθυνση θύρας). Το επίπεδο δικτύου παραδίδει κάθε πακέτο στη σωστή διεύθυνση υπολογιστή. το επίπεδο μεταφοράς παραδίδει το πλήρες μήνυμα στη σωστή διαδικασία σε αυτόν τον υπολογιστή.
Τμηματοποίηση και επανασυναρμολόγηση. Το μήνυμα χωρίζεται σε μεταφερόμενα τμήματα, κάθε τμήμα περιέχει έναν αριθμό σειράς. Αυτοί οι αριθμοί επιτρέπουν στο επίπεδο μεταφοράς να συναρμολογήσει σωστά το μήνυμα αφού φτάσει στον προορισμό και να αντικαταστήσει τα πακέτα που χάθηκαν κατά τη μεταφορά.
Διαχείριση σύνδεσης. Το επίπεδο μεταφοράς μπορεί να είναι μεταφορά χωρίς σύνδεση ή μεταφορά προσανατολισμένη στη σύνδεση - λειτουργία datagram. Το επίπεδο μεταφοράς χωρίς σύνδεση (σε μια προκαθορισμένη εικονική σύνδεση) επεξεργάζεται κάθε τμήμα ως ανεξάρτητο πακέτο και το παραδίδει στο επίπεδο μεταφοράς στη μηχανή προορισμού. Το επίπεδο μεταφοράς προσανατολισμένο στη σύνδεση δημιουργεί πρώτα μια σύνδεση με το επίπεδο μεταφοράς στον υπολογιστή προορισμού πριν από την παράδοση πακέτων. Αφού μεταφερθούν όλα τα δεδομένα, η σύνδεση τερματίζεται.
Σε λειτουργία χωρίς σύνδεση, το επίπεδο μεταφοράς χρησιμοποιείται για τη μετάδοση μεμονωμένων γραμμάτων δεδομένων χωρίς να εγγυάται την αξιόπιστη παράδοσή τους. Η λειτουργία προσανατολισμένη στη σύνδεση χρησιμοποιείται για αξιόπιστη παράδοση δεδομένων.
έλεγχος ροής. Όπως το επίπεδο σύνδεσης δεδομένων, το επίπεδο μεταφοράς είναι υπεύθυνο για τον έλεγχο της ροής. Ωστόσο, ο έλεγχος ροής σε αυτό το επίπεδο είναι από άκρο σε άκρο.
Έλεγχος σφαλμάτων. Όπως το επίπεδο σύνδεσης δεδομένων, το επίπεδο μεταφοράς είναι υπεύθυνο για τον έλεγχο σφαλμάτων. Το επίπεδο μεταφοράς μετάδοσης επαληθεύει ότι το πλήρες μήνυμα έφτασε στο επίπεδο μεταφοράς λήψης χωρίς σφάλμα (καταστροφή, απώλεια ή αντιγραφή). Η διόρθωση σφαλμάτων γίνεται συνήθως με αναμετάδοση.

Επίπεδο συνεδρίας (SL)- διάλογος ελεγκτή δικτύου. Καθιερώνει, διατηρεί και συγχρονίζει την επικοινωνία μεταξύ των συστημάτων επικοινωνίας.

Με τη βοήθεια του επιπέδου συνόδου (Session Layer) οργανώνεται ένας διάλογος μεταξύ των μερών, καθορίζεται ποιο από τα μέρη είναι ο εκκινητής, ποιο από τα μέρη είναι ενεργό και πώς τελειώνει ο διάλογος.

Οι εργασίες του επιπέδου συνεδρίας είναι:

Διαχείριση διαλόγου. στρώμα συνεδρίαςεπιτρέπει στα δύο συστήματα να ξεκινήσουν διάλογο. Επιτρέπει την ανταλλαγή μηνυμάτων μεταξύ δύο διεργασιών. Σε αυτήν την περίπτωση, οι τρόποι λειτουργίας είναι δυνατοί: είτε half-duplex (μία διαδρομή ταυτόχρονα), είτε full-duplex (δύο διαδρομές ταυτόχρονα). Για παράδειγμα, η συνομιλία μεταξύ του τερματικού και του mainframe μπορεί να είναι αμφίδρομη.
Συγχρονισμός. στρώμα συνεδρίαςεπιτρέπει σε μια διαδικασία να προσθέτει σημεία ελέγχου (σημεία συγχρονισμού) στη ροή δεδομένων. Για παράδειγμα, εάν το σύστημα στέλνει ένα αρχείο 2.000 σελίδων, είναι επιθυμητό να εισάγετε σημεία ελέγχου μετά από κάθε 100 σελίδες για να διασφαλιστεί ότι κάθε ενότητα 100 σελίδων λαμβάνεται και αναγνωρίζεται ανεξάρτητα. Σε αυτήν την περίπτωση, εάν συμβεί παράβαση κατά τη μετάδοση της σελίδας 523, η μόνη σελίδα που απαιτείται και θα σταλεί ξανά μετά ανάκτηση συστήματος- σελίδα 501 (πρώτη σελίδα του πέμπτου εκατό)

Επίπεδο παρουσίασηςασχολείται με τη μορφή παροχής πληροφοριών σε χαμηλότερα επίπεδα, για παράδειγμα, την επανακωδικοποίηση ή την κρυπτογράφηση πληροφοριών.

Οι εργασίες του επιπέδου παρουσίασης είναι:

Ανακωδικοποίηση πληροφοριών. Οι διεργασίες (προγράμματα που εκτελούνται) σε δύο συστήματα συνήθως αλλάζουν πληροφορίες με τη μορφή συμβολοσειρών χαρακτήρων, αριθμών και ούτω καθεξής. Οι πληροφορίες πρέπει να αλλάξουν σε ροές bit πριν μεταδοθούν. Επειδή διαφορετικοί υπολογιστές χρησιμοποιούν διαφορετικά συστήματα κωδικοποίησης, επίπεδο παρουσίασηςείναι υπεύθυνη για τη διαλειτουργικότητα μεταξύ αυτών των διαφορετικών μεθόδων κωδικοποίησης. Επίπεδο παρουσίασηςστον πομπό αλλάζει τις πληροφορίες από μια συγκεκριμένη μορφή πομπού σε μια γενική μορφή. Επίπεδο παρουσίασηςστον υπολογιστή λήψης αντικαθιστά την κοινή μορφή με τη μορφή του δέκτη του.
Κρυπτογράφηση. Για την παροχή εμπιστευτικών πληροφοριών, το σύστημα πρέπει να παρέχει μυστικότητα. Κρυπτογράφηση σημαίνει ότι ο πομπός μετατρέπει τις αρχικές πληροφορίες σε άλλη μορφή και στέλνει το μήνυμα που προκύπτει μέσω του δικτύου. Η αποκρυπτογράφηση πρέπει να είναι ακριβώς το αντίθετο από την αρχική διαδικασία προκειμένου να μετατραπεί το μήνυμα στην αρχική του μορφή.
Συμπίεση. Η συμπίεση δεδομένων μειώνει τον αριθμό των bit που περιέχονται στις πληροφορίες. Η συμπίεση δεδομένων γίνεται ιδιαίτερα σημαντική στη μετάδοση πολυμέσων όπως κείμενο, ήχος και βίντεο.

Επίπεδο Εφαρμογής (AL)είναι ένα σύνολο πρωτοκόλλων που ανταλλάσσονται μεταξύ απομακρυσμένων κόμβων που υλοποιούν την ίδια εργασία (πρόγραμμα). Επίπεδο εφαρμογήςεπιτρέπει στον χρήστη (άτομο ή λογισμικό) πρόσβαση στο δίκτυο. Παρέχει διεπαφές χρήστη και υποστήριξη υπηρεσιών για email, απομακρυσμένη πρόσβαση και μεταφορά χρημάτων, διαχείριση δημόσιας βάσης δεδομένων και άλλους τύπους κατανεμημένων υπηρεσιών πληροφοριών.

Παραδείγματα υπηρεσιών που παρέχονται από το επίπεδο εφαρμογής:

Εικονικό τερματικό δικτύου. Ένα εικονικό τερματικό δικτύου είναι μια έκδοση λογισμικού ενός φυσικού τερματικού που επιτρέπει στο χρήστη να συνδεθεί σε έναν απομακρυσμένο κεντρικό υπολογιστή. Για να γίνει αυτό, η εφαρμογή δημιουργεί μια προσομοίωση λογισμικού ενός τερματικού στον απομακρυσμένο κεντρικό υπολογιστή. Ο υπολογιστής του χρήστη επικοινωνεί με το τερματικό λογισμικού, το οποίο με τη σειρά του επικοινωνεί με τον κεντρικό υπολογιστή και το αντίστροφο. Ο απομακρυσμένος κεντρικός υπολογιστής ορίζει αυτή τη σύνδεση ως σύνδεσμο προς ένα από τα δικά του τερματικά και επιτρέπει την είσοδο.
Μεταφορά αρχείων, πρόσβαση και έλεγχος. Αυτή η εφαρμογή επιτρέπει στο χρήστη να έχει πρόσβαση σε αρχεία σε έναν απομακρυσμένο κεντρικό υπολογιστή για τροποποίηση ή ανάγνωση δεδομένων, ανάκτηση αρχείων από απομακρυσμένο υπολογιστή για χρήση σε τοπικό υπολογιστή και διαχείριση ή διαχείριση αρχείων σε απομακρυσμένο υπολογιστή.
Ταχυδρομικές υπηρεσίες. Αυτή η εφαρμογή παρέχει ένα πλαίσιο για την αποστολή και αποθήκευση email.
Υπηρεσίες καταλόγου. Αυτή η εφαρμογή παρέχει κατανεμημένες πηγές βάσης δεδομένων και πρόσβαση σε παγκόσμιες πληροφορίες σχετικά με διάφορα αντικείμενα και υπηρεσίες.

Στοίβα πρωτοκόλλου Διαδικτύου

Η στοίβα πρωτοκόλλου Internet2 αναπτύχθηκε πριν από το μοντέλο OSI. Επομένως, τα επίπεδα στη στοίβα πρωτοκόλλου Internet δεν αντιστοιχούν σε αυτά του μοντέλου OSI. Η στοίβα πρωτοκόλλου Διαδικτύου αποτελείται από πέντε επίπεδα: φυσικό, σύνδεσμο δεδομένων, δίκτυο, μεταφορά και εφαρμογή. Τα πρώτα τέσσερα επίπεδα παρέχουν τα φυσικά πρότυπα, τη διεπαφή δικτύου, τη διαδικτυακή εργασία και τις λειτουργίες μεταφοράς που αντιστοιχούν στα τέσσερα πρώτα επίπεδα του μοντέλου OSI. Τα τρία κορυφαία επίπεδα στο μοντέλο OSI αντιπροσωπεύονται στη στοίβα πρωτοκόλλου Διαδικτύου από ένα μόνο επίπεδο, που ονομάζεται επίπεδο εφαρμογής στο Σχήμα. 1.3.

Ρύζι. 1.3.

ARP	Πρωτόκολλο επίλυσης διεύθυνσης	Πρωτόκολλο εντοπισμού διεύθυνσης
ΑΤΜ	Λειτουργία ασύγχρονης μεταφοράς	Λειτουργία ασύγχρονης μεταφοράς
BGP	Πρωτόκολλο Border Gateway	Πρωτόκολλο δρομολόγησης συνόρων
DNS	Σύστημα ονομάτων τομέα	Σύστημα ονομάτων τομέα
ethernet	δίκτυο ethernet	Δίκτυο Ethernet
FDDI	Διεπαφή κατανεμημένων δεδομένων ινών	Διεπαφή κατανεμημένων δεδομένων οπτικών ινών
HTTP	Πρωτόκολλο μεταφοράς υπερκειμένου	Πρωτόκολλο μεταφοράς υπερκειμένου
FTP	μεταφορά αρχείωνΠρωτόκολλο	Πρωτόκολλο μεταφοράς αρχείων
ICMP	Πρωτόκολλο μηνυμάτων ελέγχου Διαδικτύου	Πρωτόκολλο μηνυμάτων ελέγχου
IGMP	Πρωτόκολλο διαχείρισης ομάδας Διαδικτύου	Πρωτόκολλο ελέγχου ομάδας Διαδικτύου (Χρήστη).
IP	Πρωτόκολλο Διαδικτύου	Πρωτόκολλο Διαδικτύου
NFS	Σύστημα αρχείων δικτύου	Πρωτόκολλο πρόσβασης δικτύου συστήματα αρχείων
OSPF	Ανοίξτε πρώτα τη συντομότερη διαδρομή	Ανοίξτε το πρωτόκολλο προτίμησης συντομότερου καναλιού
PDH	Πλησιόχρονη Ψηφιακή Ιεραρχία	Πλησιόχρονη ψηφιακή ιεραρχία
ΣΔΙΤ	Πρωτόκολλο από σημείο σε σημείο	Πρωτόκολλο επικοινωνίας από σημείο σε σημείο