Koti › BY › Pääasiallinen Internet-protokollapino. Verkkoprotokollat ja -standardit. Ydinverkkoarkkitehtuuri

Pääasiallinen Internet-protokollapino. Verkkoprotokollat ja -standardit. Ydinverkkoarkkitehtuuri

Protokollapinot

Protokollapino on hierarkkisesti järjestetty joukko verkkoprotokollia eri tasoilla, mikä riittää järjestämään ja varmistamaan verkon solmujen vuorovaikutuksen. Tällä hetkellä verkot käyttävät suurta määrää viestintäprotokollapinoja. Suosituimmat pinot ovat: TCP/IP, IPX/SPX, NetBIOS/SMB, Novell NetWare, DECnet, XNS, SNA ja OSI. Kaikki nämä pinot SNA:ta lukuun ottamatta käyttävät alemmilla tasoilla - fyysisellä ja datayhteydellä - samoja hyvin standardoituja protokollia Ethemet, Token Ring, FDDI ja joitain muita, jotka mahdollistavat samojen laitteiden käytön kaikissa verkoissa. Mutta päälle ylemmät tasot x kaikki pinot toimivat omilla protokollillaan. Nämä protokollat eivät useinkaan noudata OSI-mallin suosittelemaa kerrostusta. Erityisesti istunto- ja esityskerroksen toiminnot yhdistetään tyypillisesti sovelluskerrokseen. Tämä ero johtuu siitä, että OSI malli ilmestyi jo olemassa olevien ja tosiasiallisesti käytettyjen pinojen yleistämisen seurauksena, eikä päinvastoin.

Kaikki pinoon sisältyvät protokollat ovat yhden valmistajan kehittämiä, eli ne pystyvät toimimaan mahdollisimman nopeasti ja tehokkaasti.

Tärkeä pointti verkkolaitteiden, erityisesti verkkosovittimen, toiminnassa on protokollien sitominen. Sen avulla voit käyttää eri protokollapinoja yhtä verkkosovitinta huollettaessa. Voit esimerkiksi käyttää TCP/IP- ja IPX/SPX-pinoja samanaikaisesti. Jos yhtäkkiä tapahtuu virhe yritettäessä muodostaa yhteyttä vastaanottajaan käyttämällä ensimmäistä pinoa, siirtyy automaattisesti käyttämään protokollaa seuraavasta pinosta. Tärkeä asia tässä tapauksessa on sitomisjärjestys, koska se vaikuttaa selvästi yhden tai toisen protokollan käyttöön eri pinoista.

Riippumatta siitä kuinka monta verkkosovitinta tietokoneeseen on asennettu, sidonta voidaan suorittaa joko "yhdestä useaan" tai "useita yhteen", eli yksi protokollapino voidaan sitoa useaan sovittimeen kerralla tai useita pinoja yhteen sovittimeen .

NetWare on verkkokäyttöjärjestelmä ja joukko verkkoprotokollia, joita käytetään tässä järjestelmässä vuorovaikutukseen verkkoon kytkettyjen asiakastietokoneiden kanssa. Järjestelmän verkkoprotokollat perustuvat XNS-protokollapinoon. NetWare tukee tällä hetkellä TCP/IP- ja IPX/SPX-protokollia. Novell NetWare oli suosittu 80- ja 90-luvuilla yleiskäyttöisiä käyttöjärjestelmiä suuremman tehokkuutensa vuoksi. Tämä on nyt vanhentunutta tekniikkaa.

XNS (Xerox Network Services Internet Transport Protocol) -protokollapinon on kehittänyt Xerox tiedonsiirtoon Ethernet-verkkojen kautta. Sisältää 5 tasoa.

Taso 1 - siirtoväline - toteuttaa OSI-mallin fyysisen ja datalinkkikerroksen toiminnot:

* hallitsee tiedonsiirtoa laitteen ja verkon välillä;

* reitittää tiedot samassa verkossa olevien laitteiden välillä.

Kerros 2 - verkko - vastaa verkkokerrosta OSI-mallissa:

* hallitsee tiedonsiirtoa eri verkoissa sijaitsevien laitteiden välillä (tarjoaa datagrammipalvelua IEEE-mallin mukaisesti);

* kuvaa tiedonkulkua verkon läpi.

Kerros 3 - kuljetus - vastaa OSI-mallin kuljetuskerrosta:

* tarjoaa päästä päähän -viestinnän tietolähteen ja kohteen välillä.

Taso 4 - ohjaus - vastaa istuntoa ja edustavia tasoja OSI-mallissa:

* ohjaa tietojen esittämistä;

* hallitsee laiteresurssien hallintaa.

Taso 5 - sovellus - vastaa OSI-mallin korkeimpia tasoja:

* tarjoaa tietojenkäsittelytoimintoja sovellustehtäviin.

TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) -protokollapino on nykyään yleisin ja toimivin. Se toimii kaikenkokoisissa paikallisissa verkoissa. Tämä pino on pääpino maailmanlaajuinen verkosto Internet. Pinotuki toteutettiin tietokoneissa, joissa oli käyttöjärjestelmä UNIX-järjestelmä. Tämän seurauksena TCP/IP-protokollan suosio on kasvanut. TCP/IP-protokollapino sisältää melko paljon eri tasoilla toimivia protokollia, mutta se sai nimensä kahden protokollan - TCP ja IP - ansiosta.

TCP (Transmission Control Protocol) on siirtoprotokolla, joka on suunniteltu ohjaamaan tiedonsiirtoa verkoissa käyttäen TCP/IP-protokollapinoa. IP (Internet Protocol) on verkkokerroksen protokolla, joka on suunniteltu toimittamaan tietoja yhdistelmäverkon yli käyttämällä yhtä siirtoprotokollasta, kuten TCP tai UDP.

TCP/IP-pinon alemmalla tasolla käytetään tavallisia tiedonsiirtoprotokollia, mikä mahdollistaa sen käytön verkoissa, joissa käytetään mitä tahansa verkkoteknologiat ja tietokoneissa, joissa on mikä tahansa käyttöjärjestelmä.

TCP/IP-protokolla on alun perin kehitetty käytettäväksi globaaleissa verkoissa, minkä vuoksi se on erittäin joustava. Erityisesti pakettien fragmentointikyvyn ansiosta data saavuttaa viestintäkanavan laadusta huolimatta joka tapauksessa vastaanottajan. Lisäksi IP-protokollan ansiosta tiedonsiirto erilaisten verkkosegmenttien välillä tulee mahdolliseksi.

TCP/IP-protokollan haittana on verkon hallinnan monimutkaisuus. Kyllä, varten normaalia toimintaa verkko vaatii lisäpalvelimia, kuten DNS, DHCP jne., joiden toiminnan ylläpitäminen vie suurimman osan ajasta Järjestelmänvalvoja. Limoncelli T., Hogan K., Cheylap S. - Järjestelmä- ja verkkohallinta. 2. painos vuonna 2009. 944с

IPX/SPX (Internetwork Packet Exchange/Sequenced Packet Exchange) -protokollapinon on kehittänyt ja omistaa Novell. Se kehitettiin Novell NetWare -käyttöjärjestelmän tarpeita varten, sillä se oli viime aikoihin asti yksi johtavista palvelinkäyttöjärjestelmistä.

IPX- ja SPX-protokollat toimivat ISO/OSI-mallin verkko- ja siirtokerroksilla, ja siksi ne täydentävät toisiaan täydellisesti.

IPX-protokolla voi lähettää dataa datagrammien avulla käyttämällä verkon reititystietoja. Tietojen välittämiseksi löydettyä reittiä pitkin on kuitenkin ensin muodostettava yhteys lähettäjän ja vastaanottajan välille. Tätä tekee SPX-protokolla tai mikä tahansa muu siirtoprotokolla, joka toimii yhdessä IPX:n kanssa.

Valitettavasti IPX/SPX-protokollapino on alun perin suunniteltu palvelemaan pieniä verkkoja, joten sen käyttö suurissa verkoissa on tehotonta: lähetyksen liiallista käyttöä hitailla tietoliikennelinjoilla ei voida hyväksyä.

Fyysisellä ja datalinkkikerroksella OSI-pino tukee Ethernet-, Token Ring-, FDDI-protokollia sekä LLC-, X.25- ja ISDN-protokollia, eli se käyttää kaikkia suosittuja pinon ulkopuolella kehitettyjä alemman kerroksen protokollia. , kuten useimmat muut pinot. Verkkokerros sisältää suhteellisen harvoin käytetyt Connectionoriented Network Protocol (CONP) ja Connectionless Network Protocol (CLNP) -protokollat. OSI-pinon reititysprotokollat ovat ES-IS (End System - Intermediate System) loppu- ja välijärjestelmien välillä ja IS-IS (Intermediate System - Intermediate System) välijärjestelmien välillä. OSI-pinon siirtokerros piilottaa erot yhteyskeskeisten ja yhteydettömien verkkopalvelujen välillä, jotta käyttäjät saavat halutun palvelun laadun riippumatta alla olevasta verkkokerroksesta. Tämän toteuttamiseksi kuljetuskerros vaatii käyttäjää määrittämään halutun palvelun laadun. Sovelluskerroksen palvelut tarjoavat tiedostonsiirron, pääteemuloinnin, hakemistopalvelut ja sähköpostin. Näistä suosituimpia ovat hakemistopalvelu (X.500-standardi), sähköposti (X.400), virtuaalipääteprotokolla (VTP), tiedostonsiirto-, käyttö- ja hallintaprotokolla (FTAM), edelleenlähetys- ja työnhallintaprotokolla (JTM) .

IBM:n ja Microsoftin kehittämä melko suosittu protokollapino, joka on tarkoitettu käytettäväksi näiden yritysten tuotteissa. Kuten TCP/IP, standardiprotokollat, kuten Ethernet, Token Ring ja muut, toimivat NetBIOS/SMB-pinon fyysisellä ja datayhteystasolla, mikä mahdollistaa sen käytön minkä tahansa aktiivisen verkkolaitteen kanssa. Ylemmillä tasoilla toimivat NetBIOS (Network Basic Input/Output System) ja SMB (Server Message Block) -protokollat.

NetBIOS-protokolla kehitettiin viime vuosisadan 80-luvun puolivälissä, mutta se korvattiin pian toimivammalla NetBEUI (NetBIOS Extended User Interface) -protokollalla, joka mahdollistaa erittäin tehokkaan tiedonvaihdon verkoissa, joissa on enintään 200 tietokonetta.

Tietojen vaihtamiseen tietokoneiden välillä käytetään loogisia nimiä, jotka määritetään tietokoneille dynaamisesti, kun ne on kytketty verkkoon. Tässä tapauksessa nimitaulukko jaetaan jokaiselle verkon tietokoneelle. Se tukee myös työskentelyä ryhmien nimien kanssa, jolloin voit siirtää tietoja usealle vastaanottajalle kerralla.

NetBEUI-protokollan tärkeimmät edut ovat nopeus ja erittäin alhaiset resurssit. Jos haluat järjestää nopean tiedonsiirron pienessä verkossa, joka koostuu yhdestä segmentistä, ei ole parempaa protokollaa tähän. Lisäksi viestien välittämiseen muodostettu yhteys ei ole pakollinen vaatimus: yhteyden puuttuessa protokolla käyttää datagrammimenetelmää, jossa viesti on varustettu vastaanottajan ja lähettäjän osoitteella ja "menee tielle" siirtyen tietokoneelta toiselle.

NetBEUI:lla on kuitenkin myös merkittävä haittapuoli: se on täysin vailla pakettireitityksen käsitettä, joten sen käyttö monimutkaisissa komposiittiverkoissa ei ole järkevää. Pyatibratov A.P., Gudyno L.P., Kirichenko A.A. Tietokoneet, verkot ja tietoliikennejärjestelmät Moskova 2009. 292s

Mitä tulee SMB (Server Message Block) -protokollaan, sitä käytetään verkon toiminnan järjestämiseen kolmella korkeimmalla tasolla - istunto-, esitys- ja sovellustasolla. Kun käytät sitä, tiedostojen, tulostimien ja muiden verkkoresurssien käyttö on mahdollista. Tätä protokollaa on parannettu useaan otteeseen (kolme versiota on julkaistu), mikä mahdollistaa sen käytön myös nykyaikaisissa käyttöjärjestelmissä, kuten Microsoft Vista ja Windows 7. SMB-protokolla on universaali ja voi toimia rinnakkain melkein minkä tahansa siirtoprotokollan kanssa. , kuten TCP/IP ja SPX.

DECnet (Digital Equipment Corporation net) -protokollapino sisältää 7 kerrosta. Terminologian eroista huolimatta DECnet-kerrokset ovat hyvin samanlaisia kuin OSI-mallikerrokset. DECnet toteuttaa DEC:n kehittämää DNA (Digital Network Architecture) verkkoarkkitehtuurikonseptia, jonka mukaan eri käyttöjärjestelmissä toimivat heterogeeniset laskentajärjestelmät (eri luokkien tietokoneet) voidaan yhdistää maantieteellisesti hajautetuiksi tieto- ja laskentaverkoiksi.

IBM:n SNA (System Network Architecture) -protokolla on suunniteltu etäviestintään suurten tietokoneiden kanssa ja sisältää 7 kerrosta. SNA perustuu isäntäkonekonseptiin ja tarjoaa etäpäätteen pääsyn IBM:n keskuskoneisiin. SNA:n tärkein erottuva piirre on kunkin päätelaitteen kyky käyttää mitä tahansa isäntätietokoneen sovellusohjelmaa. Järjestelmäverkkoarkkitehtuuri toteutetaan isäntätietokoneen virtuaalisen telekommunikaatiopääsymenetelmän (VTAM) perusteella. VTAM hallitsee kaikkia viestintälinkkejä ja päätteitä, ja jokaisella päätteellä on pääsy kaikkiin sovellusohjelmiin.

Tämä artikkeli käsittelee TCP/IP-mallin perusteita. Paremman ymmärtämisen vuoksi tärkeimmät protokollat ja palvelut kuvataan. Tärkeintä on ottaa aikaa ja yrittää ymmärtää jokainen asia askel askeleelta. Ne ovat kaikki yhteydessä toisiinsa, ja jos toista ei ymmärrä, on vaikea ymmärtää toista. Tässä esitetyt tiedot ovat hyvin pinnallisia, joten tätä artikkelia voidaan helposti kutsua "TCP/IP-protokollapinoksi nukkeille". Monet asiat eivät kuitenkaan ole niin vaikeita ymmärtää kuin miltä ne ensi silmäyksellä näyttävät.

TCP/IP

TCP/IP-pino on verkkomalli tiedonsiirtoon verkossa; se määrittää järjestyksen, jossa laitteet ovat vuorovaikutuksessa. Tiedot saapuvat tietolinkkikerrokseen, ja kukin yllä oleva kerros käsittelee niitä vuorotellen. Pino on esitetty abstraktiona, joka selittää tietojen käsittelyn ja vastaanottamisen periaatteet.

TCP/IP-verkkoprotokollapinossa on 4 tasoa:

Kanava (linkki).
Verkko (Internet).
Kuljetus.
Sovellus.

Sovelluskerros

Sovelluskerros tarjoaa mahdollisuuden olla vuorovaikutuksessa sovelluksen ja protokollapinon muiden kerrosten välillä, analysoida ja muuntaa saapuvan tiedon ohjelmistolle sopivaan muotoon. On lähinnä käyttäjää ja on vuorovaikutuksessa hänen kanssaan suoraan.

HTTP;
SMTP;

Jokainen protokolla määrittelee oman järjestyksensä ja periaatteensa tietojen kanssa työskentelylle.

HTTP (HyperText Transfer Protocol) on suunniteltu tiedonsiirtoon. Se lähettää esimerkiksi HTML-muodossa olevia asiakirjoja, jotka toimivat verkkosivun perustana. Yksinkertaistetusti työkaavio esitetään muodossa "asiakas - palvelin". Asiakas lähettää pyynnön, palvelin hyväksyy sen, käsittelee sen oikein ja palauttaa lopputuloksen.

Toimii standardina tiedostojen siirtämisessä verkon kautta. Asiakas lähettää pyynnön tietystä tiedostosta, palvelin etsii tämän tiedoston tietokannastaan ja jos se löytyy onnistuneesti, lähettää sen vastauksena.

Käytetään lähetykseen Sähköposti. SMTP-toiminto sisältää kolme peräkkäistä vaihetta:

Lähettäjän osoitteen määrittäminen. Tämä on välttämätöntä kirjeiden palauttamiseksi.
Vastaanottajan määritelmä. Tämä vaihe voidaan toistaa useita kertoja, kun määritetään useita vastaanottajia.
Viestin sisällön määrittäminen ja lähettäminen. Palvelutietona välitetään tiedot viestin tyypistä. Jos palvelin vahvistaa olevansa valmis hyväksymään paketin, itse tapahtuma on valmis.

Otsikko

Otsikko sisältää palvelutiedot. On tärkeää ymmärtää, että ne on tarkoitettu vain tietylle tasolle. Tämä tarkoittaa, että heti kun paketti on lähetetty vastaanottajalle, se käsitellään siellä saman mallin mukaan, mutta käänteisessä järjestyksessä. Upotettu otsikko sisältää erityisiä tietoja, joita voidaan käsitellä vain tietyllä tavalla.

Esimerkiksi kuljetuskerrokseen sisäkkäisen otsikon voi käsitellä vain toisella puolella oleva kuljetuskerros. Muut yksinkertaisesti jättävät sen huomiotta.

Kuljetuskerros

Kuljetuskerroksessa vastaanotettu tieto käsitellään yhtenä yksikkönä sisällöstä riippumatta. Vastaanotetut viestit jaetaan osiin, niihin lisätään otsikko ja koko asia lähetetään alavirtaan.

Tiedonsiirtoprotokollat:

Yleisin protokolla. Se on vastuussa taatusta tiedonsiirrosta. Paketteja lähetettäessä niitä valvotaan tarkistussumma, kauppaprosessi. Tämä tarkoittaa, että tiedot saapuvat "turvallisesti" olosuhteista riippumatta.

UDP (User Datagram Protocol) on toiseksi suosituin protokolla. Se vastaa myös tiedonsiirrosta. Sen erottuva piirre on sen yksinkertaisuus. Paketit lähetetään yksinkertaisesti ilman erityistä yhteyttä.

TCP vai UDP?

Jokaisella näistä protokollista on oma soveltamisalansa. Se määräytyy loogisesti teoksen ominaisuuksien mukaan.

UDP:n tärkein etu on sen lähetysnopeus. TCP on monimutkainen protokolla, jossa on monia tarkistuksia, kun taas UDP näyttää olevan yksinkertaisempi ja siksi nopeampi.

Huono puoli on yksinkertaisuudessa. Tarkistusten puutteen vuoksi tietojen eheyttä ei taata. Siten tiedot yksinkertaisesti lähetetään, ja kaikki tarkistukset ja vastaavat käsittelyt jäävät sovellukseen.

UDP:tä käytetään esimerkiksi videoiden katseluun. Videotiedostossa pienen segmenttimäärän menettäminen ei ole kriittinen tekijä, kun taas latausnopeus on tärkein tekijä.

Kuitenkin, jos sinun on lähetettävä salasanoja tai tietoja pankkikortti, silloin tarve käyttää TCP:tä on ilmeinen. Pienimmänkin tiedon menettämisellä voi olla katastrofaalisia seurauksia. Nopeus ei tässä tapauksessa ole yhtä tärkeää kuin turvallisuus.

Verkkokerros

Verkkokerros muodostaa paketteja vastaanotetuista tiedoista ja lisää otsikon. Tietojen tärkein osa on lähettäjien ja vastaanottajien IP- ja MAC-osoitteet.

IP-osoite (Internet Protocol address) - laitteen looginen osoite. Sisältää tietoja laitteen sijainnista verkossa. Esimerkkimerkintä: .

MAC-osoite (Media Access Control address) - laitteen fyysinen osoite. Käytetään tunnistamiseen. Osoitettu verkkolaitteille valmistusvaiheessa. Esitetään kuuden tavun numerona. Esimerkiksi: .

Verkkokerros vastaa:

Toimitusreittien määrittäminen.
Pakettien siirto verkkojen välillä.
Yksilöllisten osoitteiden antaminen.

Reitittimet ovat verkkokerroksen laitteita. Ne tasoittavat tietä tietokoneen ja palvelimen välillä vastaanotettujen tietojen perusteella.

Suosituin protokolla tällä tasolla on IP.

IP (Internet Protocol) on Internet-protokolla, joka on suunniteltu osoitteita varten verkossa. Käytetään reittien rakentamiseen, joita pitkin paketteja vaihdetaan. Sillä ei ole mitään keinoa eheyden tarkistamiseen ja vahvistamiseen. Toimitustakuun antamiseen käytetään TCP:tä, joka käyttää IP:tä siirtoprotokollana. Tämän tapahtuman periaatteiden ymmärtäminen selittää suuren osan TCP/IP-protokollapinon toiminnan perusteista.

IP-osoitteiden tyypit

Verkoissa käytetään kahdenlaisia IP-osoitteita:

Julkinen.
Yksityinen.

Internetissä käytetään julkista (julkista). Pääsääntö on ehdoton ainutlaatuisuus. Esimerkki niiden käytöstä ovat reitittimet, joilla jokaisella on oma IP-osoite Internetin kanssa vuorovaikutusta varten. Tätä osoitetta kutsutaan julkiseksi.

Yksityisiä (yksityisiä) ei käytetä Internetissä. Globaalissa verkossa tällaiset osoitteet eivät ole ainutlaatuisia. Esimerkki - paikalliseen verkkoon. Jokaiselle laitteelle on määritetty yksilöllinen IP-osoite tietyssä verkossa.

Vuorovaikutus Internetin kanssa tapahtuu reitittimen kautta, jolla, kuten edellä mainittiin, on oma julkinen IP-osoite. Siten kaikki reitittimeen kytketyt tietokoneet näkyvät Internetissä yhden julkisen IP-osoitteen nimellä.

IPv4

Internet-protokollan yleisin versio. Aikaisemmin IPv6. Tallennusmuoto on neljä kahdeksan bitistä numeroa, jotka on erotettu pisteillä. Aliverkon peite osoitetaan murto-osalla. Osoitteen pituus on 32 bittiä. Suurimmassa osassa tapauksista, kun me puhumme IP-osoitteesta tarkoitamme IPv4:ää.

Tallennusmuoto: .

IPv6

Tämä versio on tarkoitettu ongelmien ratkaisemiseen aiempi versio. Osoitteen pituus on 128 bittiä.

Suurin ongelma, jonka IPv6 ratkaisee, on IPv4-osoitteiden loppuminen. Edellytykset alkoivat ilmaantua jo 80-luvun alussa. Huolimatta siitä, että tämä ongelma eteni akuuttiin jo vuosina 2007-2009, IPv6:n käyttöönotto etenee hyvin hitaasti.

IPv6:n tärkein etu on nopeampi Internet-yhteys. Tämä johtuu siitä, että tämä protokollan versio ei vaadi osoitteen kääntämistä. Yksinkertainen reititys suoritetaan. Tämä on halvempaa ja siksi pääsy Internet-resursseihin on nopeampi kuin IPv4:ssä.

Esimerkkimerkintä: .

IPv6-osoitteita on kolmenlaisia:

Unicast.
Anycast.
Multicast.

Unicast on eräänlainen IPv6-unicast. Lähetettynä paketti saavuttaa vain vastaavassa osoitteessa sijaitsevan rajapinnan.

Anycast viittaa IPv6-monilähetysosoitteisiin. Lähetetty paketti menee lähimpään verkkoliitäntään. Vain reitittimien käytössä.

Multicast on monilähetys. Tämä tarkoittaa, että lähetetty paketti saavuttaa kaikki rajapinnat, jotka ovat ryhmälähetysryhmässä. Toisin kuin lähetys, joka on "lähetys kaikille", monilähetys lähettää vain tietylle ryhmälle.

Aliverkon peite

Aliverkon peite määrittää aliverkon ja isäntänumeron IP-osoitteesta.

Esimerkiksi IP-osoitteella on maski. Tässä tapauksessa tallennusmuoto näyttää tältä. Numero "24" on maskin bittien lukumäärä. Kahdeksan bittiä vastaa yhtä oktettia, jota voidaan myös kutsua tavuksi.

Tarkemmin sanottuna aliverkon peite voidaan esittää binäärilukujärjestelmässä seuraavasti: . Siinä on neljä oktettia ja merkintä koostuu "1" ja "0". Jos lasketaan yhteen yksiköiden määrä, saadaan yhteensä "24". Onneksi sinun ei tarvitse laskea yhdellä, koska yhdessä oktettissa on 8 arvoa. Näemme, että kolme niistä on täynnä ykkösiä, laske ne yhteen ja saa "24".

Jos puhumme nimenomaan aliverkon peiteestä, niin binääriesityksessä siinä on joko ykkösiä tai nollia yhdessä okteissa. Tässä tapauksessa järjestys on sellainen, että ensin tulevat tavut ykkösillä ja vasta sitten nollia.

Katsotaanpa pientä esimerkkiä. On IP-osoite ja aliverkon peite. Laskemme ja kirjoitamme: . Nyt yhdistämme maskin IP-osoitteeseen. Ne maskioktetit, joissa kaikki arvot ovat yhtä (255), jättävät vastaavat oktettit IP-osoitteeseen ennallaan. Jos arvo on nollia (0), IP-osoitteen okteteista tulee myös nollia. Siten aliverkon osoitteen arvossa saamme .

Aliverkko ja isäntä

Aliverkko on vastuussa loogisesta erottamisesta. Pohjimmiltaan nämä ovat laitteita, jotka käyttävät samaa paikallisverkkoa. Määräytyy IP-osoitteiden alueen perusteella.

Isäntä on verkkoliitännän osoite ( verkkokortti). Määritetty IP-osoitteesta maskin avulla. Esimerkiksi: . Koska kolme ensimmäistä oktettia ovat aliverkko, tämä jättää . Tämä on isäntänumero.

Isäntäosoitteiden alue on 0 - 255. Isäntä numerolla "0" on itse asiassa itse aliverkon osoite. Ja isäntänumero "255" on lähetystoiminnan harjoittaja.

Osoittaminen

TCP/IP-protokollapinossa käytetään kolmenlaisia osoitteita:

Paikallinen.
Verkko.
Domain-nimet.

MAC-osoitteita kutsutaan paikallisiksi. Niitä käytetään osoitteisiin paikallisissa verkkotekniikoissa, kuten Ethernet. TCP/IP:n yhteydessä sana "paikallinen" tarkoittaa, että ne toimivat vain aliverkossa.

TCP/IP-protokollapinon verkko-osoite on IP-osoite. Kun lähetät tiedostoa, vastaanottajan osoite luetaan sen otsikosta. Sen avulla reititin oppii isäntänumeron ja aliverkon ja luo näiden tietojen perusteella reitin päätesolmuun.

Verkkotunnukset ovat ihmisen luettavia osoitteita Internetin verkkosivustoille. Internetin web-palvelimiin pääsee julkisen IP-osoitteen kautta. Tietokoneet käsittelevät sen onnistuneesti, mutta se näyttää liian hankalalta ihmisille. Tällaisten komplikaatioiden välttämiseksi käytetään verkkotunnuksia, jotka koostuvat alueista, joita kutsutaan "domainiksi". Ne on järjestetty tiukkaan hierarkiaan ylätasolta alas.

Ensimmäisen tason verkkotunnus edustaa erityisiä tietoja. Yleisiä (.org, .net) eivät rajoita mitkään tiukat rajat. Päinvastainen tilanne on paikallisilla (.us, .ru). Ne ovat yleensä paikallisia.

Matalan tason verkkotunnukset ovat kaikkea muuta. Se voi olla minkä kokoinen ja sisältää minkä tahansa määrän arvoja.

Esimerkiksi "www.test.quiz.sg" on oikea verkkotunnuksen nimi, jossa "sg" on paikallinen ensimmäisen (ylimmän) tason verkkotunnus, "quiz.sg" on toisen tason verkkotunnus, "test.quiz.sg" on kolmannen tason verkkotunnus . Verkkotunnuksia voidaan kutsua myös DNS-nimiksi.

Muodostaa kirjeenvaihdon välillä domain-nimet ja julkinen IP-osoite. Kun kirjoitat verkkotunnuksen selaimeesi, DNS tunnistaa vastaavan IP-osoitteen ja raportoi sen laitteelle. Laite käsittelee tämän ja palauttaa sen verkkosivuna.

Tietolinkkikerros

Linkkikerroksessa määritetään laitteen ja fyysisen siirtovälineen välinen suhde ja lisätään otsikko. Vastaa tietojen koodaamisesta ja kehysten valmistelusta lähetettäväksi fyysisen välineen kautta. Verkkokytkimet toimivat tällä tasolla.

Yleisimmät protokollat:

Ethernet.
WLAN.

Ethernet on yleisin langallinen LAN-tekniikka.

WLAN - lähiverkkopohjainen langattomat tekniikat. Laitteet toimivat ilman fyysisiä kaapeliyhteyksiä. Esimerkki yleisimmästä menetelmästä on Wi-Fi.

TCP/IP:n määrittäminen käyttämään staattista IPv4-osoitetta

Staattinen IPv4-osoite määritetään suoraan laitteen asetuksista tai automaattisesti verkkoon kytkeytyessä ja on pysyvä.

Jos haluat määrittää TCP/IP-protokollapinon käyttämään pysyvää IPv4-osoitetta, kirjoita ipconfig/all-komento konsoliin ja etsi seuraavat tiedot.

TCP/IP:n määrittäminen käyttämään dynaamista IPv4-osoitetta

Dynaamista IPv4-osoitetta käytetään jonkin aikaa, vuokrataan ja sitten muutetaan. Määritetään laitteelle automaattisesti, kun se yhdistetään verkkoon.

Jos haluat määrittää TCP/IP-protokollapinon käyttämään ei-pysyvää IP-osoitetta, sinun on siirryttävä halutun yhteyden ominaisuuksiin, avattava IPv4-ominaisuudet ja valittava ruudut ohjeiden mukaisesti.

Tiedonsiirtomenetelmät

Tiedot välitetään fyysisen välineen kautta kolmella tavalla:

Yksinkertainen.
Puoliduplex.
Full Duplex.

Simplex on yksisuuntaista viestintää. Lähetyksen suorittaa vain yksi laite, kun taas toinen vain vastaanottaa signaalin. Voimme sanoa, että tietoa välitetään vain yhteen suuntaan.

Esimerkkejä simplex-viestinnästä:

Televisiolähetykset.
Signaali GPS-satelliiteista.

Half-duplex on kaksisuuntainen viestintä. Kuitenkin vain yksi solmu voi lähettää signaalin kerrallaan. Tämän tyyppisessä viestinnässä kaksi laitetta ei voi käyttää samaa kanavaa samanaikaisesti. Täydellinen voi olla fyysisesti mahdotonta tai johtaa törmäyksiin. Sanotaan, että ne ovat ristiriidassa lähetysvälineestä. Tätä tilaa käytetään käytettäessä koaksiaalikaapelia.

Esimerkki half-duplex-viestinnästä on viestintä radiopuhelimen kautta yhdellä taajuudella.

Full Duplex - täysi kaksisuuntainen viestintä. Laitteet voivat lähettää signaalin ja vastaanottaa samanaikaisesti. Ne eivät ole ristiriidassa lähetysvälineen suhteen. Tämä tila on voimassa käytettäessä Nopeat tekniikat Ethernet ja kierretty pariliitännät.

Esimerkki duplex-viestinnästä on puhelinviestintä matkaviestinverkon kautta.

TCP/IP vs OSI

OSI-malli määrittelee tiedonsiirron periaatteet. TCP/IP-protokollapinon kerrokset vastaavat suoraan tätä mallia. Toisin kuin nelikerroksisessa TCP/IP:ssä, siinä on 7 kerrosta:

Fyysinen.
Kanava (tietolinkki).
Verkko.
Kuljetus.
Istunto.
Esittely.
Sovellus.

SISÄÄN Tämä hetki Tähän malliin ei tarvitse syventyä, mutta ainakin pinnallinen ymmärrys on tarpeen.

TCP/IP-mallin sovelluskerros vastaa kolmea ylintä OSI-kerrosta. Ne kaikki toimivat sovellusten kanssa, joten näet selvästi tämän yhdistelmän logiikan. Tämä TCP/IP-protokollapinon yleinen rakenne tekee abstraktiosta helpommin ymmärrettävän.

Kuljetuskerros pysyy ennallaan. Suorittaa samoja toimintoja.

Myös verkkokerros on muuttumaton. Suorittaa täsmälleen samat tehtävät.

TCP/IP:n datalinkkikerros vastaa kahta viimeistä OSI-kerrosta. Datalinkkikerros perustaa protokollat tiedon siirtämiseksi fyysisen välineen yli.

Fyysinen edustaa itseään fyysinen yhteys- sähköiset signaalit, liittimet jne. TCP/IP-protokollapinossa nämä kaksi kerrosta päätettiin yhdistää yhdeksi, koska ne molemmat käsittelevät fyysistä tietovälinettä.

Internet - globaali järjestelmä toisiinsa kytketyt tietokoneet, paikalliset ja muut verkot, jotka ovat vuorovaikutuksessa keskenään TCP/IP-protokollapinon kautta (kuva 1).

Kuva 1 – Internetin yleinen kaavio

Internet varmistaa tiedonvaihdon kaikkien siihen kytkettyjen tietokoneiden välillä. Tietokoneen tyypillä ja siinä käytettävällä käyttöjärjestelmällä ei ole väliä.

Internetin pääsoluja ovat lähiverkot (LAN – Local Area network). Jos paikallinen verkko on suoraan yhteydessä Internetiin, jokainen tämän verkon työasema voi myös muodostaa yhteyden siihen. On myös tietokoneita, jotka ovat itsenäisesti yhteydessä Internetiin. Niitä kutsutaan isäntätietokoneet(isäntä – omistaja).

Jokaisella verkkoon kytketyllä tietokoneella on oma osoite, josta tilaaja löytää sen mistä päin maailmaa tahansa.

Tärkeä Internetin ominaisuus on, että eri verkkoja yhdistäessään se ei luo hierarkiaa - kaikilla verkkoon liitetyillä tietokoneilla on yhtäläiset oikeudet.

Yksi vielä erottuva piirre Internet on erittäin luotettava. Jos jotkin tietokoneet ja tietoliikennelinjat epäonnistuvat, verkko jatkaa toimintaansa. Tämän luotettavuuden takaa se, että Internetissä ei ole yhtä ohjauskeskusta. Jos jotkin tietoliikennelinjat tai tietokoneet epäonnistuvat, viestit voidaan välittää muiden viestintälinjojen kautta, koska tiedon välittämiseen on aina useita tapoja.

Internet ei ole kaupallinen organisaatio, eikä se ole kenenkään omistuksessa. Internetin käyttäjiä on lähes kaikissa maailman maissa.

Käyttäjät muodostavat yhteyden verkkoon erityisten organisaatioiden, joita kutsutaan Internet-palveluntarjoajiksi, tietokoneiden kautta. Internet-yhteys voi olla pysyvä tai väliaikainen. Internet-palveluntarjoajilla on useita linjoja käyttäjien yhdistämiseen ja nopeita linjoja yhteyden muodostamiseen muuhun Internetiin. Usein pienemmät toimittajat ovat yhteydessä suurempiin toimittajiin, jotka puolestaan ovat yhteydessä muihin toimittajiin.

Nopeimmilla viestintälinjoilla toisiinsa yhdistetyt organisaatiot muodostavat verkon ydinosan eli Backbon Internetin selkärangan. Jos toimittaja on kytketty suoraan harjanteeseen, tiedonsiirtonopeus on suurin.

Todellisuudessa ero käyttäjien ja Internet-palveluntarjoajien välillä on melko mielivaltainen. Kuka tahansa henkilö, joka on yhdistänyt tietokoneensa tai paikallisen tietokoneverkko Internetiin ja asennettuaan tarvittavat ohjelmat voivat tarjota verkkoyhteyspalveluita muille käyttäjille. Yksi käyttäjä voi periaatteessa muodostaa yhteyden nopean linjan kautta suoraan Internetin runkoverkkoon.

Yleensä Internet vaihtaa tietoja minkä tahansa kahden verkkoon kytketyn tietokoneen välillä. Internetiin kytkettyjä tietokoneita kutsutaan usein Internet-solmuiksi tai sivustoiksi. , englanninkielisestä sanasta site, joka tarkoittaa paikka, sijainti. Internet-palveluntarjoajille asennetut isännät tarjoavat käyttäjille pääsyn Internetiin. On myös solmuja, jotka ovat erikoistuneet tiedon tarjoamiseen. Esimerkiksi monet yritykset luovat Internetiin sivustoja, joiden kautta ne jakavat tietoa tuotteistaan ja palveluistaan.

Miten tiedot siirretään? Internetissä käytetään kahta pääkäsitettä: osoite ja protokolla. Jokaisella Internetiin yhdistetyllä tietokoneella on oma yksilöllinen osoitteensa. Aivan kuten postiosoite yksilöi henkilön sijainnin, Internet-osoite yksilöi tietokoneen sijainnin verkossa. Internet-osoitteet ovat sen tärkein osa, ja niitä käsitellään yksityiskohtaisesti jäljempänä.

Internetin kautta tietokoneelta toiselle lähetettävät tiedot jaetaan paketeiksi. Ne liikkuvat muodostavien tietokoneiden välillä verkon solmut. Saman viestin paketit voivat kulkea eri reittejä. Jokaisella pakkauksella on oma merkintä, joka varmistaa asiakirjan oikean kokoamisen tietokoneelle, jolle viesti on osoitettu.

Mikä on protokolla? Kuten aiemmin todettiin, protokolla on vuorovaikutuksen säännöt. Esimerkiksi diplomaattinen protokolla määrää, mitä tulee tehdä, kun tavataan ulkomaalaisia vieraita tai pidetään vastaanotto. Verkkoprotokolla sisältää myös toimintasäännöt verkkoon kytketyille tietokoneille. Vakioprotokollat saavat eri tietokoneet "puhumaan samaa kieltä". Tämä mahdollistaa erityyppisten tietokoneiden, joissa on eri käyttöjärjestelmä, yhdistäminen Internetiin.

Internetin perusprotokollat ovat TCP/IP-protokollapino. Ensinnäkin on tarpeen selventää, että TCP/IP:n teknisessä ymmärryksessä - tämä ei ole yksi verkkoprotokolla, vaan kaksi protokollaa, jotka sijaitsevat verkkomallin eri tasoilla (tämä on ns. protokollapino). TCP-protokolla - protokollaa kuljetustaso. Hän hallitsee mitä miten tiedonsiirto tapahtuu. IP-protokolla - osoite. Hän kuuluu verkon tasolla ja määrittää missä siirto tapahtuu.

pöytäkirja TCP. TCP-protokollan mukaan , lähetetyt tiedot "leikataan" pieniksi paketeiksi, minkä jälkeen jokainen paketti merkitään siten, että se sisältää tiedot, joita tarvitaan asiakirjan oikeaan kokoamiseen vastaanottajan tietokoneelle.

Ymmärtääksesi TCP-protokollan olemuksen, voit kuvitella shakkipelin kirjeenvaihdolla, kun kaksi osallistujaa pelaa tusinaa peliä samanaikaisesti. Jokainen siirto tallennetaan erilliselle kortille, jossa on pelinumero ja siirtonumero. Tässä tapauksessa kahden kumppanin välillä saman postikanavan kautta on jopa tusina yhteyksiä (yksi per osapuoli). Kaksi tietokonetta, jotka on yhdistetty yhdellä fyysisellä yhteydellä, voivat samalla tavoin tukea useita TCP-yhteyksiä samanaikaisesti. Esimerkiksi kaksi välissä olevaa verkkopalvelinta voivat samanaikaisesti lähettää toisilleen useita TCP-paketteja useilta asiakkailta yhden viestintälinjan kautta molempiin suuntiin.

Kun työskentelemme Internetissä, niin yksi ainoa puhelinlinja Voimme vastaanottaa asiakirjoja samanaikaisesti Amerikasta, Australiasta ja Euroopasta. Jokaisen asiakirjan paketit vastaanotetaan erikseen, ajallisesti erotettuina, ja niitä vastaanotettaessa ne kerätään eri asiakirjoiksi.

pöytäkirja IP . Katsotaanpa nyt osoiteprotokollaa - IP (Internet Protocol). Sen ydin on, että jokainen osallistuja Maailman laajuinen verkko on oltava oma yksilöllinen osoite (IP-osoite). Ilman tätä emme voi puhua TCP-pakettien tarkasta toimituksesta halutulle työpaikalle. Tämä osoite ilmaistaan hyvin yksinkertaisesti - neljä numeroa, esimerkiksi: 195.38.46.11. Tarkastelemme IP-osoitteen rakennetta tarkemmin myöhemmin. Se on järjestetty siten, että jokainen tietokone, jonka kautta mikä tahansa TCP-paketti kulkee, voi määrittää näistä neljästä numerosta, minkä lähimmän "naapurin" on välitettävä paketti, jotta se on "lähempänä" vastaanottajaa. Äärillisen määrän siirtoja seurauksena TCP-paketti saavuttaa vastaanottajan.

Sana "lähempänä" laitetaan lainausmerkkeihin syystä. Tässä tapauksessa maantieteellistä "läheisyyttä" ei arvioida. Viestintäehdot ja läpijuoksu rivit. Kahta eri mantereilla sijaitsevaa tietokonetta, jotka on yhdistetty tehokkaalla avaruusviestintälinjalla, pidetään "lähempänä" toisiaan kuin kahta naapurikylistä peräisin olevaa tietokonetta, jotka on yhdistetty yksinkertaisella puhelinjohdolla. Kysymykset siitä, mitä pidetään "lähempänä" ja mitä "edempänä", ratkaistaan erityisiä keinoja - reitittimet. Reitittimien roolia verkossa hoitavat yleensä erikoistuneet tietokoneet, mutta niitä voivat myös olla erityisiä ohjelmia, joka toimii verkon solmupalvelimissa.

TCP/IP-protokollapino

TCP/IP-protokollapino- joukko verkkotiedonsiirtoprotokollia, joita käytetään verkoissa, mukaan lukien Internet. Nimi TCP/IP tulee perheen kahdesta tärkeimmästä protokollasta - Transmission Control Protocol (TCP) ja Internet Protocol (IP), jotka kehitettiin ja kuvattiin ensimmäisenä tässä standardissa.

Protokollat toimivat keskenään pinossa. pino, pino) - tämä tarkoittaa, että korkeammalla tasolla oleva protokolla toimii alemman "päällä" käyttämällä kapselointimekanismeja. Esimerkiksi TCP-protokolla toimii IP-protokollan päällä.

TCP/IP-protokollapino sisältää neljä kerrosta:

sovelluskerros
kuljetuskerros
verkkokerros (internet-kerros),
linkkikerros.

Näiden tasojen protokollat toteutetaan täysin toiminnallisuutta OSI-mallit (taulukko 1). Kaikki käyttäjien vuorovaikutus IP-verkoissa perustuu TCP/IP-protokollapinoon. Pino on riippumaton fyysisestä tiedonsiirtovälineestä.

pöytä 1– TCP/IP-protokollapinon ja OSI-viitemallin vertailu

Sovelluskerros

Sovelluskerros on paikka, jossa useimmat verkkosovellukset toimivat.

Näillä ohjelmilla on omat viestintäprotokollansa, kuten HTTP WWW:tä varten, FTP (tiedostonsiirto), SMTP (sähköposti), SSH (suojattu yhteys etäkoneeseen), DNS (symbolisten nimien yhdistäminen IP-osoitteisiin) ja monet muut.

Suurimmaksi osaksi nämä protokollat toimivat TCP:n tai UDP:n päällä ja ne on sidottu tiettyyn porttiin, esimerkiksi:

HTTP-TCP-portti 80 tai 8080,
FTP-TCP-portti 20 (tiedonsiirtoa varten) ja 21 (ohjauskomentoja varten),
DNS-kyselyt UDP- (harvemmin TCP) -portissa 53,

Kuljetuskerros

Kuljetuskerroksen protokollat voivat ratkaista viestin takaamattoman toimituksen ("pääsiko viesti vastaanottajalle?") ongelman sekä taata tiedon oikean saapumisjärjestyksen. TCP/IP-pinossa siirtoprotokollat määrittävät, mille sovellukselle tiedot on tarkoitettu.

Tässä kerroksessa loogisesti esitetyt automaattiset reititysprotokollat (koska ne toimivat IP:n päällä) ovat itse asiassa osa verkkokerroksen protokollia; esimerkiksi OSPF (IP ID 89).

TCP (IP ID 6) - "taattu" kuljetusmekanismi valmiiksi muodostettu yhteys, joka tarjoaa sovellukselle luotettavan tietovirran, antaa varmuuden siitä, että vastaanotettu data on virheetöntä, pyytää tietoja uudelleen, jos se katoaa, ja eliminoi tietojen päällekkäisyyden. TCP:n avulla voit säädellä verkon kuormitusta sekä vähentää datan latenssia lähetettäessä pitkiä matkoja. Lisäksi TCP varmistaa, että vastaanotettu data lähetettiin täsmälleen samassa järjestyksessä. Tämä on sen tärkein ero UDP: hen.

UDP (IP ID 17) yhteydetön datagrammien siirtoprotokolla. Sitä kutsutaan myös "epäluotettavaksi" lähetysprotokollaksi siinä mielessä, että viestin toimittamista vastaanottajalle ei voida varmistaa, samoin kuin mahdollista pakettien sekoittumista. Taattua tiedonsiirtoa vaativat sovellukset käyttävät TCP-protokollaa.

UDP:tä käytetään tyypillisesti sovelluksissa, kuten videon suoratoistossa ja tietokonepeleissä, joissa pakettien katoaminen on hyväksyttävää ja uudelleenyritys on vaikeaa tai perusteetonta, tai haaste-vastaussovelluksissa (kuten DNS-kyselyissä), joissa yhteyden luominen vie enemmän resursseja kuin uudelleenlähetys.

Sekä TCP että UDP käyttävät portiksi kutsuttua numeroa tunnistaakseen ylemmän kerroksen protokollansa.

Verkkokerros

Internet-kerros oli alun perin suunniteltu siirtämään tietoja yhdestä (ali)verkosta toiseen. Globaalin verkon konseptin kehittymisen myötä kerrokseen lisättiin lisäominaisuuksia tiedonsiirtoon mistä tahansa verkosta mihin tahansa verkkoon alemman tason protokollista riippumatta sekä mahdollisuus pyytää tietoja etäosapuolelta, esim. ICMP-protokolla (käytetään IP-yhteyden diagnostisten tietojen välittämiseen) ja IGMP (käytetään monilähetysvirtojen hallintaan).

ICMP ja IGMP sijaitsevat IP:n yläpuolella ja niiden pitäisi mennä seuraavaan siirtokerrokseen, mutta toiminnallisesti ne ovat verkkokerroksen protokollia, eivätkä ne siksi sovi OSI-malliin.

IP-verkkoprotokollapaketit voivat sisältää koodia, joka ilmaisee, mitä seuraavan kerroksen protokollaa käytetään tietojen poimimiseen paketista. Tämä numero on ainutlaatuinen IP-protokollan numero. ICMP ja IGMP on numeroitu 1 ja 2, vastaavasti.

Tietolinkkikerros

Linkkikerros kuvaa, kuinka datapaketit välitetään fyysinen kerros, mukaan lukien koodaus(eli erikoisbittisekvenssit, jotka määrittävät datapaketin alun ja lopun). Esimerkiksi Ethernet sisältää paketin otsikkokentissä osoituksen siitä, mille verkon koneelle tai koneille paketti on tarkoitettu.

Esimerkkejä linkkikerroksen protokollista ovat Ethernet, Wi-Fi, Frame Relay, Token Ring, ATM jne.

Tietolinkkikerros on joskus jaettu kahteen alikerrokseen - LLC ja MAC.

Lisäksi datalinkkikerros kuvaa tiedonsiirtovälineen (oli se sitten koaksiaalikaapeli, kierretty pari, valokuitu tai radiokanava), sellaisen välineen fyysiset ominaisuudet ja tiedonsiirron periaate (kanavaerotus, modulaatio, signaalin amplitudi, signaalin taajuus, lähetyksen synkronointimenetelmä, latenssivaste ja enimmäisetäisyys).

Kapselointi

Kapselointi on korkean tason pakettien (mahdollisesti eri protokollien) pakkaamista tai sisäkkäisyyttä saman protokollan (alempi taso) paketeiksi, mukaan lukien osoite.

Esimerkiksi kun sovellus tarvitsee lähettää viestin TCP:tä käyttäen, suoritetaan seuraava toimintosarja (kuva 2):

Kuva 2 – Kapselointiprosessi

ensinnäkin sovellus täyttää erityisen tietorakenteen, jossa se ilmoittaa tiedot vastaanottajasta (verkkoprotokolla, IP-osoite, TCP-portti);
lähettää viestin, sen pituuden ja rakenteen vastaanottajatiedoineen TCP-protokollankäsittelijälle (kuljetuskerros);
TCP-käsittelijä generoi segmentin, jossa viesti on data, ja otsikot sisältävät vastaanottajan TCP-portin (sekä muuta dataa);
TCP-käsittelijä välittää generoidun segmentin IP-käsittelijälle (verkkokerros);
IP-käsittelijä käsittelee lähetettyä TCP-segmenttiä datana ja edeltää sen otsikolla (joka sisältää erityisesti vastaanottajan IP-osoitteen, joka on otettu samasta sovellustietorakenteesta, sekä ylemmän protokollanumeron;
IP-käsittelijä lähettää vastaanotetun paketin datalinkkikerrokselle, joka taas pitää tätä pakettia "raaka" datana;
linkkitason käsittelijä, kuten aikaisemmat käsittelijät, lisää alkuun otsikkonsa (joka osoittaa myös ylemmän tason protokollanumeron, meidän tapauksessamme se on 0x0800(IP)) ja useimmissa tapauksissa lisää lopullisen tarkistussumman, jolloin kehyksen muodostaminen;
Sitten vastaanotettu kehys lähetetään fyysiselle kerrokselle, joka muuntaa bitit sähköisiksi tai optisiksi signaaleiksi ja lähettää ne siirtovälineelle.

Vastaanottopuolella suoritetaan käänteinen prosessi (alhaalta ylös), jota kutsutaan kapselin purkamiseksi, jotta tiedot puretaan ja esitetään sovellukselle.

Liittyviä tietoja:

2015-2020 lektsii.org -

Avulla Istuntokerros osapuolten välillä järjestetään dialogia, kirjataan, kumpi osapuolista on aloitteentekijä, kumpi osapuolista on aktiivinen ja miten dialogi saatetaan päätökseen.

Esityskerros käsittelee tiedon toimittamista alemmille tasoille, esimerkiksi tiedon uudelleenkoodausta tai salausta.

Sovelluskerros Tämä on joukko protokollia, joita vaihdetaan samaa tehtävää (ohjelmaa) toteuttavien etäsolmujen välillä.

On huomattava, että jotkut verkot ilmestyivät paljon aikaisemmin kuin OSI-malli kehitettiin, joten monissa järjestelmissä OSI-mallin kerrosten välinen vastaavuus on hyvin ehdollista.

1.3. Internet-protokollapino

Internet on suunniteltu kuljettamaan kaikenlaista tietoa lähteestä vastaanottajalle. Tiedon kuljetukseen osallistuvat erilaiset verkkoelementit (kuva 1.1) - päätelaitteet, kytkinlaitteet ja palvelimet. Solmuryhmät yhdistetään paikallisverkkoon kytkentälaitteiden avulla, paikallisverkot yhdistetään toisiinsa yhdyskäytävällä (reitittimillä). Kytkinlaitteet käyttävät erilaisia tekniikoita: Ethernet, Token Ring, FDDI ja muut.

Jokainen päätelaite (isäntä) voi palvella samanaikaisesti useita tiedonkäsittelyprosesseja (puhe, data, teksti...), jotka ovat olemassa korkeimmalla tasolla sijaitsevien verkkosovellusten (erikoisohjelmien) muodossa; Sovelluksesta tieto kulkee alemman tason tiedonkäsittelylaitoksiin.

Eri kerrokset päättävät peräkkäin sovelluksen kuljetuksen kussakin solmussa. Jokainen taso käyttää omia protokolliaan ratkaistakseen oman osan ongelmasta ja varmistaa tiedon dupleksisiirron. Tehtävien läpäisysarja muodostaa protokollapinon. Tietojen siirtoprosessissa jokainen solmu käyttää tarvitsemaansa protokollapinoa. Kuvassa 1.3 näyttää koko pinon perusprotokollia verkkoyhteys internetissä.

Solmut edustavat verkon näkökulmasta tiedon lähteitä ja vastaanottajia. Neljä alempaa tasoa ovat kollektiivisesti riippumattomia välitetyn tiedon tyypistä. Jokainen kerroksen 4 kanssa kommunikoiva verkkosovellus tunnistetaan sen yksilöllisen porttinumeron perusteella. Porttiarvot ovat välillä 0-65535. Tällä alueella porttinumerot 0-1023 on varattu tunnetuille verkkosovelluksille, porttinumeroita 1024-49151 käyttävät erikoisohjelmistojen kehittäjät, porttinumerot 49152-65535 ovat dynaamisia. määritetty verkkosovellusten käyttäjille viestintäistunnon ajaksi. Pinon porttinumeroiden numeeriset arvot on annettu muodossa.

Kuljetus (neljäs) kerros tukee kahta viestintätilaa

– yhteydenmuodostuksen kanssa ja ilman yhteyden muodostusta. Jokainen tila tunnistetaan sen protokollanumerolla (Protocol). Internet-standardit käyttävät heksadesimaalikoodausta. Ensimmäistä tilaa käyttää TCP-moduuli, jonka protokollakoodi on 6 (heksadesimaalikoodina - 0x06) ja jota käytetään taattua tiedonsiirtoa varten. Tätä varten jokaiselle lähetetylle paketille annetaan järjestysnumero ja se on kuitattava

______________________________________________________________________________

vastaanottava osapuoli sen oikeasta vastaanotosta. UDP-moduuli käyttää toista tilaa takaamatta tiedon toimittamista vastaanottajalle (sovellus takaa toimitustakuun). UDP-protokollalla on koodi 17 (heksadesimaalikoodissa se on 0x11).

Sovellettu

Edustaja

istunto

DHCP (portti = 67/68)

Kuljetus

Protokolla = 0x0059

Protokolla = 0x0002

Protokolla = 0x0001

Protokollatyyppi = 0x0806

Protokollatyyppi = 0x0800

		Kanava
	Kanava
Kanava		Fyysinen
Kanava			Kaapeli, Ethernet parikaapeli, valokuitu
	Fyysinen kaapeli, kierretty parikaapeli, valokuitu
Fyysinen		Kaapeli, parikaapeli, valokuitu
Fyysinen	Kaapeli, radio, valokuitu

Riisi. 1.3. Internetin perusprotokollapino

______________________________________________________________________________

Verkko (kolmas) kerros varmistaa tiedon liikkumisen pakettien muodossa verkkojen välillä (linkkikerroksen rajapinnat) käyttämällä verkko-osoitetta. Alla olevat kerrokset tunnistavat kerroksen 3 protokollaperheen protokollatyypin mukaan (ARP - tyyppi 0x0806 tai IP - tyyppi 0x0800). Yhdistelmää "protokolla - verkkoosoite - portin numero" kutsutaan socketiksi. Liitäntäpari - lähettävä ja vastaanottava - määrittää yksiselitteisesti muodostetun yhteyden. Jokaisen linkkikerrokselta IP-moduuliin saapuvan paketin kohdeosoite analysoidaan, jotta saadaan selville, minne paketti tulisi seuraavaksi välittää: omaan sovellukseensa tai siirtää toiseen rajapintaan verkon yli kuljettamista varten.

Toinen (linkki)taso käsittelee paketteja paikallisverkossa käyttämällä erilaisia tekniikoita: Ethernet, Token Ring, FDDI ja muut. Ensimmäinen taso varmistaa binäärikoodien muuntamisen käytettävälle siirtovälineelle (metallikaapeli, valokuituyhteys, radiokanava) parhaiten soveltuviksi lineaarisiksi koodeiksi.

KYSYMYKSIÄ OSAAN 1.3

1. Mikä määrittelee verkkokerroksen tilat datalinkkikerroksesta tulevien pakettien käsittelyyn?

Vastaus. Protokollatyyppi: 0x0806 – ARP:lle ja 0x0800 – IP:lle.

2. Mikä määrittää kuljetuskerroksen keinot käsitellä verkkokerrokselta tulevia paketteja?

Vastaus. Protokollan numero: 0x0006 – TCP:lle ja 0x0011 – UDP:lle.

3. Mikä määrittää datagrammien käsittelyyn käytettävän verkkosovelluksen tyypin?

Vastaus. Porttinumero.

4. Anna esimerkkejä porttinumeroista verkonlaajuisille sovelluksille.

Vastaus: Portti 80 – HTTP, portti 23 – TELNET, portti 53 – DNS.

1.4. Internet-yhteysprotokollat

Internetiin pääsyä varten käytetään protokollaperhettä yleisnimellä PPP (Point-to-Point Protocol), joihin kuuluvat:

1. Link Control Protocol (LCP) paketinvaihdon parametrien koordinoimiseksi linkkikerroksessa isäntäverkon pääsypalvelinosassa (erityisesti paketin koon ja autentikointiprotokollan tyypin koordinoimiseksi).

2. Authentication Protocol määrittää käyttäjän legitiimiyden (erityisesti Challenge Handshake Authentication Protocol -CHAP-protokollan avulla).

3. Verkon ohjausprotokolla (IP Control Protocol - IPCP) verkon vaihtoparametrien määrittämiseen (erityisesti määrittämiseen IP-osoitteet).

Tämän jälkeen tiedonvaihto alkaa IP-protokollan kautta.

Jokainen näistä protokollista voi käyttää mitä tahansa siirtovälinettä, joten on monia tapoja kapseloida PPP fyysiseen kerrokseen. PPP:n kapseloiminen point-to-point-linkeiksi, samanlainen menettely kuin

HDLC.

Kehysten vaihto, jossa käytetään samanlaista menettelyä kuin HDLC (High-level Data Link Control Procedure), sisältää duplex-kehysten vaihdon. Jokainen lähetetty kehys on kuitattava; jos kuittausta ei ole aikakatkaisun aikana, lähetin toistaa lähetyksen. Runkorakenne on esitetty kuvassa. 1.4. Kehyskenttien lähetysjärjestys on vasemmalta oikealle. Kehyskenttien tarkoitus on seuraava.

Yu.F.Kozhanov, Kolbanev M.O.LIITTYMÄT JA SEURAAVAN SUKUPOLVEN VERKKOJEN PROTOKOLLIT

______________________________________________________________________________

Riisi. 1.4. HDLC-kehyksen kenttärakenne

Jokaisen lähetettävän kehyksen tulee alkaa ja päättyä yhdistelmällä "Flag", jonka bittirakenne on muotoa 01111110 (0x7e). Samaa lippuyhdistelmää voidaan käyttää yhden kehyksen sulkevana ja seuraavan kehyksen avaavana yhdistelmänä. Vastaanottavan puolen on tunnistettava "lippu"-yhdistelmät kehysrajojen määrittämiseksi. Koodista riippumattoman tiedonsiirron varmistamiseksi on välttämätöntä sulkea pois kehyksen myöhemmistä kentistä kaikki yhdistelmät, jotka vastaavat palvelumerkkejä (esimerkiksi "Lippu"-yhdistelmä).

SISÄÄN Asynkronisessa tilassa kaikki kehyskentät muodostetaan tavu kerrallaan, jokaista tavua edeltää "aloitus"-bitti ja päättyy "stop"-bittiin.

SISÄÄN Synkronista tilaa käytetään joko tavun lisäys tai bitin lisäys. Ensimmäisessä tapauksessa tavusekvenssit 0x7e ("Lippu") korvataan kehyskentissä 2-tavuisilla sarjoilla 0x7d ja 0x5e, 0x7d 0x7d ja 0x5d, 0x03 0x7d ja 0x23. Toisessa tapauksessa, kun kehyksen kaikki kentät on muodostettu, jokaisen kehyksen sisällöstä skannataan bitti bitiltä "Flag"-yhdistelmien välillä ja "nolla"-bitti lisätään jokaisen viiden vierekkäisen "yksi" jälkeen. ” bittejä. Kun kehystä dekoodataan vastaanotettaessa, kehyksen sisällöstä skannataan bitti bitiltä "Flag"-yhdistelmien välillä ja "nolla"-bitti poistetaan jokaisen viiden vierekkäisen "yksi"-bitin jälkeen.

Osoite-kentän vakioarvo on 11111111 (0xff) ja ohjauskentän vakioarvo on 00000011 (0x03).

Protokollakenttä saa arvon 0xc021 LCP-protokollalle, 0xc223 CHAP-protokollalle, 0x8021 IPCP:lle ja 0x0021 IP-protokollalle.

Tietokentän täyttö riippuu protokollatyypistä, mutta sen pituus ei saa olla alle 4 tavua.

Frame Check Sequence (FCS) lähetyksessä muodostetaan siten, että a) kerrottaessa lippujen välinen informaatio X16:lla ja b) seuraava jakomoduuli 2 generoivalla polynomilla X16 + X12 + X5 + 1, tulos olisi yhtä suuri kuin vakionumero 0xf0b8.

Menettely, jossa PSTN-tilaaja pääsee Internetiin, koostuu useista vaiheista. Ensimmäinen vaihe käyttää LCP-protokollaa (Protocol = 0xc021), joka

käyttää seuraavaa muotoa (kuva 1.5).

Riisi. 1.5. LCP-kehysmuoto

Protokollakenttä saa arvon 0xc021. Jokaiselle viestille on tunnusomaista oma koodi (Code), järjestysnumero (ID) ja pituus (Length). Viestin pituus sisältää kaikki kentät koodista FCS:ään. Yksi viesti voi sisältää useita parametreja, joista jokaiselle on tunnusomaista parametrityyppi (Type),

pituus (Length) ja tiedot (Päivämäärä).

(Configure-Nak), 04 – konfiguroinnin kieltäminen (Configure-Reject), 05 – katkaisupyyntö (Terminate-Request), 06 – yhteyden katkaisemisen vahvistus (Terminate-Ack).

Täydellinen kaavio päätelaitteen (isäntä), verkkoyhteyspalvelimen (NAS) ja todennus-, valtuutus- ja kirjanpitopalvelimen (AAA) välisestä vuorovaikutuksesta PSTN-tilaajan Internet-yhteyden järjestämisen yhteydessä on esitetty kuvassa. 1.6.

______________________________________________________________________________

Kuvasta 1.6 käy selvästi ilmi, että isäntä pyysi alun perin LCP-protokollan (protokolla = 0xc021) kautta yhteyttä parametreilla MTU=300, PFC=7, mutta niiden koordinoinnin seurauksena NAS-yhteyspalvelimen kanssa (Code=02) , parametrit MTU=200 (MTU - enimmäiskoko paketti tavuina), todennusprotokolla – CHAP (Auth.prot=c223). NAS-käyttöpalvelimen pakattujen otsikoiden vaihto (PFC=7) hylättiin (koodi=04).

Tyyppi = 3, IP-osoite = a.b.c.d, Mask,

Protokolla = 0xc021, koodi = 04,

Protokolla = 0xc021, koodi = 01,

Tyyppi = 1, MTU = 300

Protokolla = 0xc021, koodi = 03,

Tyyppi = 1, MTU = 200

Protokolla = 0xc021, koodi = 01,

Tyyppi = 1, MTU = 200

Protokolla = 0xc021, koodi = 02,

Tyyppi = 1, MTU = 200

Protokolla = 0xc021, koodi = 01,

Protokolla = 0xc021, koodi = 02,

Tyyppi = 3, Auth.prot=0xc223, Algoritmi=5

Protokolla = 0xc223, koodi = 01,

Protokolla = 0xc223, koodi = 02,

Prot=UDP, koodi=01,

Nimi = ABC, Arvo = W

Auth = 0, Attr = nimi, haaste = V

Prot=UDP, koodi=02,

IP-osoite=a.b.c.d , Mask,

Prot=UDP, koodi=05, Data

Protokolla = 0x0021, ...

Protokolla =0x0021, ...

Protokolla = 0xc021, koodi = 05,

1994, DS]. Todennusprosessin ydin on, että NAS lähettää isännälle satunnaisluvun V ja isäntä palauttaa toisen luvun W, joka on laskettu aiemmin tunnetulla funktiolla käyttäen Nimeä ja salasanaa, jotka käyttäjä syöttää tietokoneeseen Internet-kortti ostettu palveluntarjoajalta. Toisin sanoen W=f(V, nimi, salasana). Oletetaan, että hyökkääjä (hakkeri) pystyy sieppaamaan verkon kautta lähetetyt arvot V, Name ja W, ja hän tuntee algoritmin funktion f laskemiseksi. W:n muodostuksen ydin on, että alkuelementit (bitit) satunnainen numero V on "sekoitettu" eri tavoin hyökkääjän tuntemattomien salasanaelementtien kanssa. Tuloksena oleva salateksti pakataan sitten, esimerkiksi lisäämällä tavut modulo kaksi. Tätä muutosta kutsutaan tiivistysfunktioksi tai hash-funktioksi, ja tuloksena on tiivistys. MD5-algoritmi määrittää tarkan tiivistelmän luomismenettelyn, ja se kuvataan kohdassa. RADIUS-protokollaa käyttävä NAS pyytää W:n todellista arvoa AAA-palvelimelta ja lähettää sille arvot Name ja Challenge=V. AAA-palvelin, joka perustuu NAS:lta saatuihin arvoihin V ja Name sekä tietokannassa olevaan salasanaan Salasanaan, käyttää samaa algoritmia W:n laskemiseen ja sen lähettämiseen NAS:iin. NAS vertaa isännältä ja AAA-palvelimelta saatuja kahta W-arvoa: jos ne täsmäävät, lähetetään viesti onnistuneesta todennuksesta isännälle - Success (Koodi = 03).

Kolmannessa vaiheessa konfigurointi tapahtuu verkon parametrit IPCP-protokollan kautta (alias PPP IPC, Protocol=0x8021). Isäntä pyytää verkon IP-osoitteita NAS:lta ja NAS varaa isännälle IP-osoitteen poolista (alue) (IP-osoite=a.b.c.d) ja

ilmoittaa myös DNS-palvelimen IP-osoitteen (IP-osoite=e.f.g.h). NAS RADIUS-protokollan kautta

lähettää ilmoituksen (Koodi=04) AAA-palvelimelle latauksen alkamisesta ja vastaanottaa vahvistuksen (Koodi=05).

Neljännessä vaiheessa käyttäjä aloittaa viestintäistunnon Internetin kanssa IP-protokollan kautta (protokolla = 0x0021).

Kun istunto on suoritettu (vaihe 5), käyttäjä lähettää NAS:lle yhteysvirheviestin LCP-protokollan kautta (koodi=05), NAS vahvistaa tämän viestin (Koodi=06), lähettää ilmoituksen latauksen päättymisestä AAA-palvelimelle ja saa vahvistuksen siltä. Kaikki laitteet palautetaan alkuperäiseen tilaansa.

KYSYMYKSIÄ OSAAN 1.4

1. Nimeä PPP-protokollaperheen kokoonpano ja tarkoitus.

Vastaus. LCP – neuvotella paketinvaihtoparametreista, CHAP – määrittää käyttäjän legitiimiyden, IPCP – määrittää IP-osoitteen.

2. Tarjoaako PPP virheiden havaitsemisen ja pakettien säännöllisen toimituksen?

Vastaus. Virheiden havaitseminen - kyllä, säännöllinen toimitus - ei, tämän tarjoaa TCP-protokolla.

3. Mihin käyttäjän todennustiedot tallennetaan?

Vastaus. Internet-kartalla ja AAA-palvelimella.

4. Onko mahdollista määrittää käyttäjän IP-osoite ennen yhteyden muodostamista NAS-palvelimeen?

Vastaus: Ei. Onnistuneen todennuksen jälkeen NAS antaa ilmaisen IP-osoitteen allokoidulta osoitealueelta.

5. Millä menetelmillä Internet-yhteyksien kustannukset lasketaan? Vastaus: Yleensä on tilausmaksu tai maksu vastaanotetun määrän mukaan

Pistorasiasta laiteajureihin

Johdatus pöytäkirjoihin

Vaikka verkottumisen muodollinen johdannossa viitataan Open Systems Interconnection (OSI) -malliin, tässä Linuxin ydinverkkopinon johdannossa käytetään nelikerroksista mallia, joka tunnetaan nimellä Internet-malli (katso kuva 1).

Kuva 1. Verkkopinon Internet-malli

Pinon alaosassa on datalinkkikerros. Tietolinkkikerros viittaa laiteohjaimiin, jotka tarjoavat pääsyn fyysiseen kerrokseen, joka voi koostua useista tietovälineistä, kuten sarjalinkeistä tai Ethernet-laitteista. Kanavan yläpuolella on verkkokerros, joka vastaa pakettien ohjaamisesta määränpäähänsä. Seuraava taso kutsutaan kuljetus vastaa peer-to-peer-viestinnästä (esimerkiksi isännän sisällä). Verkkokerros hallitsee isäntien välistä viestintää ja kuljetuskerros hallitsee näiden isäntien sisällä olevien päätepisteiden välistä viestintää. Lopulta löytyy sovelluskerros, joka on yleensä semanttinen ja ymmärtää siirretyt tiedot. Esimerkiksi HTTP (Hypertext Transfer Protocol) siirtää Web-sisältöä koskevia pyyntöjä ja vastauksia palvelimen ja asiakkaan välillä.

Pohjimmiltaan verkkopinon kerrokset menevät tunnistettavissa olevien nimien alle. Datalinkkikerroksesta löydät Ethernetin, yleisimmän nopean median. Vanhemmat linkkikerroksen protokollat sisältävät sarjaprotokollat, kuten SLIP (Serial Line Internet Protocol), Compressed SLIP (CSLIP) ja Point-to-Point Protocol (PPP). Yleisin verkkokerroksen protokolla on Internet Protocol (IP), mutta on muitakin, jotka palvelevat muita tarpeita, kuten Internet Control Message Protocol (ICMP) ja Address Resolution Protocol (ARP). Kuljetuskerroksessa nämä ovat Transmission Control Protocol (TCP) ja User Datagram Protocol (UDP). Lopuksi sovelluskerros sisältää monia meille tuttuja protokollia, mukaan lukien HTTP, standardi Web-protokolla, ja SMTP (Simple Mail Transfer Protocol), sähköpostin siirtoprotokolla.

Ydinverkkoarkkitehtuuri

Siirrytään nyt Linux-verkkopinon arkkitehtuuriin ja katsotaan kuinka se toteuttaa Internet-mallin. Kuva 2 esittää korkean tason näkymää Linux-verkkopinosta. Yläosassa on käyttäjätilan taso tai sovelluskerros, joka määrittää verkkopinon käyttäjät. Alla ovat fyysisiä laitteita, jotka mahdollistavat yhteyden muodostamisen verkkoihin (sarja- tai nopeat verkot, kuten Ethernet). Keskellä tai sisällä ytimen tila, on verkkoalijärjestelmä, joka on tämän artikkelin painopiste. Verkkopinon taustapuolen läpi kulkevat socket-puskurit (sk_buffs), jotka siirtävät pakettidataa lähteiden ja kohteiden välillä. Sk_buffin rakenne esitetään lyhyesti.

Kuva 2. Linux-verkkopinon korkean tason arkkitehtuuri

Ensinnäkin saat nopean yleiskatsauksen Linux-verkkoalijärjestelmän peruselementeistä, joista tarkemmin seuraavissa osissa. Yläosassa (katso kuva 2) on järjestelmä, jota kutsutaan järjestelmäpuhelurajapinnaksi. Se tarjoaa käyttäjäavaruussovelluksille tavan päästä käsiksi ytimen verkkoalijärjestelmään. Seuraavaksi tulee protokollaagnostinen kerros, joka tarjoaa yleisen tavan työskennellä alemman kuljetuskerroksen protokollien kanssa. Seuraavaksi tulevat varsinaiset protokollat, jotka Linuxissa sisältävät sisäänrakennetut protokollat TCP, UDP ja tietysti IP. Seuraava on toinen itsenäinen kerros, joka tarjoaa yhteisen rajapinnan yksittäisille käytettävissä oleville laiteajureille ja niiden välillä, ja lopuksi itse kyseiset ohjaimet.

Järjestelmäpuhelun käyttöliittymä

Järjestelmäpuhelurajapinta voidaan kuvata kahdesta näkökulmasta. Kun käyttäjä soittaa verkkopuhelun, se multipleksoidaan järjestelmäkutsun kautta ytimeen. Tämä päättyy kutsuun sys_socketcall tiedostossa ./net/socket.c, joka sitten demultipleksoi puhelun aiottuun kohteeseen. Toinen näkökulma järjestelmäkutsun rajapinnalle on käyttää normaaleja tiedostotoimintoja verkon tuloon/lähtöön (I/O). Esimerkiksi normaalit luku- ja kirjoitustoiminnot voidaan suorittaa verkkopistorasiassa (joka esitetään tiedostokuvaajalla normaalina tiedostona). Joten vaikka on olemassa erityisiä verkkotoimintoja (socketin luominen kutsulla socketille, sen liittäminen kahvaan yhteyden muodostamiskutsuun ja niin edelleen), on myös joukko tavallisia tiedostotoimintoja, jotka koskevat verkkoobjekteja ikään kuin ne olivat tavallisia tiedostoja. Lopuksi järjestelmäkutsurajapinta tarjoaa välineet ohjauksen siirtämiseksi käyttäjätilasovelluksen ja ytimen välillä.

Protokollan agnostinen käyttöliittymä

Socket-kerros on protokollaagnostinen käyttöliittymä, joka tarjoaa joukon vakiotoimintoja tukemaan useita eri protokollia. Tämä kerros ei tue vain tavallisia TCP- ja UDP-protokollia, vaan myös IP-, raaka-Ethernet- ja muita siirtoprotokollia, kuten Stream Control Transmission Protocol (SCTP) -protokollia.

Tietoliikenne verkkopinon kautta tapahtuu pistorasian kautta. Socket-rakenne Linuxissa on struct sock, joka määritellään tiedostossa linux/include/net/sock.h. Tämä suuri rakenne sisältää kaikki yksittäiselle pistorasialle tarvittavat tilat, mukaan lukien pistokkeen käyttämä erityinen protokolla ja sille suoritettavat toiminnot.

Verkkoalijärjestelmä tietää käytettävissä olevat protokollat erityisestä rakenteesta, joka määrittelee sen ominaisuudet. Jokainen protokolla sisältää proto-nimisen rakenteen (löytyy tiedostosta linux/include/net/sock.h). Tämä rakenne määrittelee yksittäiset socket-operaatiot, jotka voidaan suorittaa socket-kerroksesta siirtokerrokseen (esimerkiksi kuinka luodaan pistoke, kuinka muodostetaan yhteys pistorasiaan, kuinka pistoke suljetaan jne.).

Verkkoprotokollat

Verkkoprotokollat-osiossa määritellään yksittäiset käytettävissä olevat verkkoprotokollat (kuten TCP, UDP ja niin edelleen). Ne alustetaan päivän alussa inet_init-funktiossa linux/net/ipv4/af_inet.c:ssä (koska TCP ja UDP kuuluvat inet-protokollaperheeseen). Inet_init-funktio rekisteröi jokaisen sisäänrakennetun protokollan, joka käyttää proto_register-funktiota. Tämä toiminto on määritelty tiedostossa linux/net/core/sock.c, ja sen lisäksi, että se lisää protokollan kelvollisten protokollien luetteloon, se voi varata tarvittaessa yhden tai useamman levyvälimuistin.

Voit nähdä, kuinka yksittäiset protokollat tunnistavat itsensä protorakenteen kautta tiedostoissa tcp_ipv4.c, udp.c ja raw.c, linux/net/ipv4/. Jokainen näistä protokollarakenteista on kartoitettu tyyppinä ja protokollana inetsw_array-tiedostoon, joka määrittää sisäänrakennetut protokollat niiden toimintoihin. Inetsw_arrayn rakenne ja sen yhteydet on esitetty kuvassa 3. Jokainen tämän taulukon protokolla alustetaan päivän alussa inetsw:ssä kutsumalla inet_register_protosw tiedostosta inet_init. Inet_init-funktio alustaa myös erilaisia inet-moduuleja, kuten ARP-, ICMP-, IP-moduulit sekä TCP- ja UDP-moduulit.

Kuva 3. Internet-protokollaryhmän rakenne

Socketin ja protokollan korrelaatio

Muista, että kun socket luodaan, se määrittää tyypin ja protokollan, esimerkiksi my_sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0) . AF_INET määrittää Internet-osoiteperheen, jonka stream-vastake on määritelty nimellä SOCK_STREAM (kuten tässä inetsw_arrayssa näkyy).

Socketin tiedonsiirto tapahtuu käyttämällä perusrakennetta, jota kutsutaan socket-puskuriksi (sk_buff). sk_buff sisältää pakettidataa ja tiladataa, joka kattaa useita protokollapinon kerroksia. Jokainen lähetetty tai vastaanotettu paketti esitetään sk_buffissa. Sk_buff:n rakenne on määritelty tiedostossa linux/include/linux/skbuff.h ja se näkyy kuvassa 4.

Kuva 4. Socket-puskuri ja sen liitännät muihin rakenteisiin

Kuten näet, useita sk_buff-rakenteita varten tästä yhteydestä voidaan liittää yhteen. Jokainen niistä identifioi sen laitteen rakenteen (net_device), jolle paketti lähetetään tai vastaanotetaan. Koska jokainen paketti esitetään sk_buffissa, pakettien otsikot määritellään kätevästi osoittimien joukolla ( th , iph ja mac Media Access Control (MAC) -otsikkoa varten. Koska sk_buff-rakenteet ovat keskeisiä liitäntätietojen järjestämisessä, tukifunktioista: On toimintoja sk_buff-jonon luomiseen, tuhoamiseen, kloonaamiseen ja hallintaan.

Socket-puskurit on suunniteltu kommunikoimaan toistensa kanssa tietyn pistorasian osalta, ja ne sisältävät suuren määrän tietoa, mukaan lukien viittaukset protokollan otsikoihin, aikaleimoihin (milloin paketti lähetettiin tai vastaanotettiin) ja vastaavaan laitteeseen.

Laitteen agnostinen käyttöliittymä

Protokollakerroksen alla on toinen itsenäinen liitäntäkerros, joka linkittää protokollat erilaisiin fyysisiin laiteajureihin, joilla on erilaiset ominaisuudet. Tämä kerros tarjoaa vakiojoukon toimintoja, joita matalan tason verkkolaitteet käyttävät voidakseen olla vuorovaikutuksessa korkean tason protokollapinon kanssa.

Ensinnäkin laiteajurit voivat rekisteröityä ytimeen ja poistaa sen rekisteröinnin kutsumalla register_netdevice tai unregister_netdevice . Kutsuva komento täyttää ensin net_device-rakenteen ja välittää sen sitten rekisteröintiä varten. Ydin kutsuu init-funktionsa (jos määritetty), suorittaa muutaman kuntotarkastuksen, luo sysfs-merkinnän ja lisää sitten uuden laitteen laiteluetteloon ( linkitetty lista ytimessä aktiiviset laitteet). Net_device-rakenne löytyy osoitteesta linux/include/linux/netdevice.h. Jotkut toiminnot ovat hakemistossa linux/net/core/dev.c.

Funktiota dev_queue_xmit käytetään sk_buffin lähettämiseen protokollakerroksesta laitteeseen. Se asettaa sk_buffin jonoon sopivan laiteohjaimen (net_device-parametrin tai sk_buffin sk_buff->dev-osoittimen määrittämä laite) mahdollista edelleenlähetystä varten. Kehittäjärakenne sisältää menetelmän nimeltä hard_start_xmit, joka tallentaa ohjainfunktion sk_buff-siirron alustamiseksi.

Paketin vastaanotto tapahtuu perinteisesti netif_rx:llä. Kun alemman tason laiteohjain vastaanottaa paketin (sisältyy allokoidun sk_buffin sisällä), sk_buff siirtyy verkkokerrokseen kutsumalla netif_rx . Tämä toiminto asettaa sitten sk_buffin jonoon korkeammalle protokollatasolle jatkokäsittelyä varten netif_rx_schedule:n avulla. Funktiot dev_queue_xmit ja netif_rx sijaitsevat hakemistossa linux/net/core/dev.c.

Lopuksi ytimeen otettiin käyttöön uusi sovellusrajapinta (NAPI), joka liittää laiteriippumattoman (dev) kerroksen. Jotkut ajurit käyttävät sitä, mutta suurin osa käyttää edelleen vanhempaa kehysten hankintaliittymää (noin kuusi seitsemästä). NAPI voi antaa Parempi suorituskyky raskaan kuormituksen alaisena välttäen samalla katkoksia jokaisessa tulevassa kehyksessä.

Laitteistoajurit

Verkkopinon alaosassa ovat laiteohjaimet, jotka ohjaavat fyysisiä verkkolaitteita. Esimerkkejä tämän tason laitteista ovat SLIP-ohjain sarjaliitäntä tai Ethernet-ohjain Ethernet-laitteen kautta.

Alustamisen aikana laiteohjain varaa tilaa net_device-rakenteelle ja alustaa sen sitten tarvittavilla rutiineilla. Yksi niistä, nimeltään dev->hard_start_xmit, määrittää, kuinka ylimmän kerroksen tulee asettaa sk_buff jonoon lähetystä varten. Se on ohitettu sk_buff. Tämän toiminnon toiminta riippuu laitteistosta, mutta tyypillisesti sk_buffissa kuvattu paketti siirretään niin kutsuttuun "laitteistorenkaaseen" tai "jonoon". Kehyksen saapuminen, kuten on kuvattu laiteriippumattomassa kerroksessa, käyttää netif_rx- tai netif_receive_skb-liitäntää NAPI-yhteensopivaan verkkoohjaimeen. NAPI-ohjain asettaa rajoituksia taustalla olevan laitteiston ominaisuuksille. Katso lisätietoja osiosta.

Kun laiteajuri on määrittänyt liitännät kehittäjärakenteessa, kutsu register_netdevice saa sen käytettäväksi. Linuxista/drivers/netistä löydät ajurit verkkolaitteet.

Mene eteenpäin

Linux-lähdekoodi on loistava tapa oppia ajurien suunnittelusta monentyyppisille laitteille, mukaan lukien verkkolaiteohjaimet. Löydät eroja käytettävissä olevien ytimen API:iden suunnittelussa ja käytössä, mutta jokainen niistä on hyödyllinen joko ohjeina tai lähtökohtana uudelle ohjaimelle. Muu verkkopinon koodi on vakio ja sitä käytetään, kunnes uusi protokolla vaaditaan. Mutta silloinkin TCP:n (streaming-protokollalle) tai UDP:n (sanomanvälitysprotokollalle) toteutukset toimivat hyödyllisinä malleina uuden kehityksen aloittamiseen.

TCP/IP

TCP/IP-verkkoprotokollapinossa on 4 tasoa:

Kanava (linkki).
Verkko (Internet).
Kuljetus.
Sovellus.

Sovelluskerros

HTTP;
SMTP;

Jokainen protokolla määrittelee oman järjestyksensä ja periaatteensa tietojen kanssa työskentelylle.

Käytetään sähköpostin lähettämiseen. SMTP-toiminto sisältää kolme peräkkäistä vaihetta:

Lähettäjän osoitteen määrittäminen. Tämä on välttämätöntä kirjeiden palauttamiseksi.
Vastaanottajan määritelmä. Tämä vaihe voidaan toistaa useita kertoja, kun määritetään useita vastaanottajia.
Viestin sisällön määrittäminen ja lähettäminen. Palvelutietona välitetään tiedot viestin tyypistä. Jos palvelin vahvistaa olevansa valmis hyväksymään paketin, itse tapahtuma on valmis.

Otsikko

Esimerkiksi kuljetuskerrokseen sisäkkäisen otsikon voi käsitellä vain toisella puolella oleva kuljetuskerros. Muut yksinkertaisesti jättävät sen huomiotta.

Kuljetuskerros

Tiedonsiirtoprotokollat:

Yleisin protokolla. Se on vastuussa taatusta tiedonsiirrosta. Paketteja lähetettäessä ohjataan niiden tarkistussummaa eli tapahtumaprosessia. Tämä tarkoittaa, että tiedot saapuvat "turvallisesti" olosuhteista riippumatta.

TCP vai UDP?

Jokaisella näistä protokollista on oma soveltamisalansa. Se määräytyy loogisesti teoksen ominaisuuksien mukaan.

UDP:n tärkein etu on sen lähetysnopeus. TCP on monimutkainen protokolla, jossa on monia tarkistuksia, kun taas UDP näyttää olevan yksinkertaisempi ja siksi nopeampi.

UDP:tä käytetään esimerkiksi videoiden katseluun. Videotiedostossa pienen segmenttimäärän menettäminen ei ole kriittinen tekijä, kun taas latausnopeus on tärkein tekijä.

Jos kuitenkin joudut lähettämään salasanoja tai pankkikorttitietoja, TCP:n käyttötarve on ilmeinen. Pienimmänkin tiedon menettämisellä voi olla katastrofaalisia seurauksia. Nopeus ei tässä tapauksessa ole yhtä tärkeää kuin turvallisuus.

Verkkokerros

Verkkokerros muodostaa paketteja vastaanotetuista tiedoista ja lisää otsikon. Tietojen tärkein osa on lähettäjien ja vastaanottajien IP- ja MAC-osoitteet.

IP-osoite (Internet Protocol address) - laitteen looginen osoite. Sisältää tietoja laitteen sijainnista verkossa. Esimerkkimerkintä: .

MAC-osoite (Media Access Control address) - laitteen fyysinen osoite. Käytetään tunnistamiseen. Osoitettu verkkolaitteille valmistusvaiheessa. Esitetään kuuden tavun numerona. Esimerkiksi: .

Verkkokerros vastaa:

Toimitusreittien määrittäminen.
Pakettien siirto verkkojen välillä.
Yksilöllisten osoitteiden antaminen.

Reitittimet ovat verkkokerroksen laitteita. Ne tasoittavat tietä tietokoneen ja palvelimen välillä vastaanotettujen tietojen perusteella.

Suosituin protokolla tällä tasolla on IP.

IP-osoitteiden tyypit

Verkoissa käytetään kahdenlaisia IP-osoitteita:

Julkinen.
Yksityinen.

Yksityisiä (yksityisiä) ei käytetä Internetissä. Globaalissa verkossa tällaiset osoitteet eivät ole ainutlaatuisia. Esimerkki on paikallinen verkko. Jokaiselle laitteelle on määritetty yksilöllinen IP-osoite tietyssä verkossa.

IPv4

Internet-protokollan yleisin versio. Aikaisemmin IPv6. Tallennusmuoto on neljä kahdeksan bitistä numeroa, jotka on erotettu pisteillä. Aliverkon peite osoitetaan murto-osalla. Osoitteen pituus on 32 bittiä. Suurimmassa osassa tapauksia, kun puhumme IP-osoitteesta, tarkoitamme IPv4:ää.

Tallennusmuoto: .

IPv6

Tämä versio on tarkoitettu ratkaisemaan edellisen version ongelmia. Osoitteen pituus on 128 bittiä.

Esimerkkimerkintä: .

IPv6-osoitteita on kolmenlaisia:

Unicast.
Anycast.
Multicast.

Unicast on eräänlainen IPv6-unicast. Lähetettynä paketti saavuttaa vain vastaavassa osoitteessa sijaitsevan rajapinnan.

Anycast viittaa IPv6-monilähetysosoitteisiin. Lähetetty paketti menee lähimpään verkkoliitäntään. Vain reitittimien käytössä.

Aliverkon peite

Aliverkon peite määrittää aliverkon ja isäntänumeron IP-osoitteesta.

Aliverkko ja isäntä

Aliverkko on vastuussa loogisesta erottamisesta. Pohjimmiltaan nämä ovat laitteita, jotka käyttävät samaa paikallisverkkoa. Määräytyy IP-osoitteiden alueen perusteella.

Isäntä on verkkoliitännän (verkkokortin) osoite. Määritetty IP-osoitteesta maskin avulla. Esimerkiksi: . Koska kolme ensimmäistä oktettia ovat aliverkko, se pysyy. Tämä on isäntänumero.

Isäntäosoitteiden alue on 0 - 255. Isäntä numerolla "0" on itse asiassa itse aliverkon osoite. Ja isäntänumero "255" on lähetystoiminnan harjoittaja.

Osoittaminen

TCP/IP-protokollapinossa käytetään kolmenlaisia osoitteita:

Paikallinen.
Verkko.
Domain-nimet.

Ylätason verkkotunnus edustaa tiettyä tietoa. Yleisiä (.org, .net) eivät rajoita mitkään tiukat rajat. Päinvastainen tilanne on paikallisilla (.us, .ru). Ne ovat yleensä paikallisia.

Matalan tason verkkotunnukset ovat kaikkea muuta. Se voi olla minkä kokoinen ja sisältää minkä tahansa määrän arvoja.

DNS (Domain Name System) muodostaa yhdistämisen verkkotunnusten ja julkisen IP-osoitteen välille. Kun kirjoitat verkkotunnuksen selaimeesi, DNS tunnistaa vastaavan IP-osoitteen ja raportoi sen laitteelle. Laite käsittelee tämän ja palauttaa sen verkkosivuna.

Tietolinkkikerros

Yleisimmät protokollat:

Ethernet.
WLAN.

Ethernet on yleisin langallinen LAN-tekniikka.

WLAN on langattomiin tekniikoihin perustuva paikallinen verkko. Laitteet toimivat ilman fyysisiä kaapeliyhteyksiä. Esimerkki yleisimmästä menetelmästä on Wi-Fi.

TCP/IP:n määrittäminen käyttämään staattista IPv4-osoitetta

Staattinen IPv4-osoite määritetään suoraan laitteen asetuksista tai automaattisesti verkkoon kytkeytyessä ja on pysyvä.

Jos haluat määrittää TCP/IP-protokollapinon käyttämään pysyvää IPv4-osoitetta, kirjoita ipconfig/all-komento konsoliin ja etsi seuraavat tiedot.

TCP/IP:n määrittäminen käyttämään dynaamista IPv4-osoitetta

Dynaamista IPv4-osoitetta käytetään jonkin aikaa, vuokrataan ja sitten muutetaan. Määritetään laitteelle automaattisesti, kun se yhdistetään verkkoon.

Tiedonsiirtomenetelmät

Tiedot välitetään fyysisen välineen kautta kolmella tavalla:

Yksinkertainen.
Puoliduplex.
Full Duplex.

Simplex on yksisuuntaista viestintää. Lähetyksen suorittaa vain yksi laite, kun taas toinen vain vastaanottaa signaalin. Voimme sanoa, että tietoa välitetään vain yhteen suuntaan.

Esimerkkejä simplex-viestinnästä:

Televisiolähetykset.
Signaali GPS-satelliiteista.

Half-duplex on kaksisuuntainen viestintä. Kuitenkin vain yksi solmu voi lähettää signaalin kerrallaan. Tämän tyyppisessä viestinnässä kaksi laitetta ei voi käyttää samaa kanavaa samanaikaisesti. Täysi kaksisuuntainen viestintä ei ehkä ole fyysisesti mahdollista tai voi johtaa törmäyksiin. Sanotaan, että ne ovat ristiriidassa lähetysvälineestä. Tätä tilaa käytetään käytettäessä koaksiaalikaapelia.

Esimerkki half-duplex-viestinnästä on viestintä radiopuhelimen kautta yhdellä taajuudella.

Full Duplex - täysi kaksisuuntainen viestintä. Laitteet voivat lähettää signaalin ja vastaanottaa samanaikaisesti. Ne eivät ole ristiriidassa lähetysvälineen suhteen. Tätä tilaa käytetään käytettäessä Fast Ethernet -tekniikkaa ja kierrettyä pariyhteyttä.

Esimerkki on puhelinviestintä matkaviestinverkon kautta.

TCP/IP vs OSI

OSI-malli määrittelee tiedonsiirron periaatteet. TCP/IP-protokollapinon kerrokset vastaavat suoraan tätä mallia. Toisin kuin nelikerroksisessa TCP/IP:ssä, siinä on 7 kerrosta:

Fyysinen.
Kanava (tietolinkki).
Verkko.
Kuljetus.
Istunto.
Esittely.
Sovellus.

Tähän malliin ei tässä vaiheessa tarvitse syventyä, mutta ainakin pinnallinen ymmärrys on tarpeen.

Kuljetuskerros pysyy ennallaan. Suorittaa samoja toimintoja.

Myös verkkokerros on muuttumaton. Suorittaa täsmälleen samat tehtävät.

TCP/IP:n datalinkkikerros vastaa kahta viimeistä OSI-kerrosta. Datalinkkikerros perustaa protokollat tiedon siirtämiseksi fyysisen välineen yli.

Fyysinen edustaa todellista fyysistä yhteyttä - sähköisiä signaaleja, liittimiä jne. TCP/IP-protokollapinossa nämä kaksi kerrosta päätettiin yhdistää yhdeksi, koska ne molemmat käsittelevät fyysistä tietovälinettä.

Kutsutaan eri tasoilla sovittu protokollien sarja, joka riittää järjestämään verkkotyöskentelyn protokollapino. Jokaiselle tasolle määritetään joukko kyselytoimintoja vuorovaikutusta varten korkeamman tason kanssa, jota kutsutaan käyttöliittymä. Kahden koneen välisen vuorovaikutuksen säännöt voidaan kuvata jokaiselle tasolle tarkoitettujen menettelyjen sarjana, joita kutsutaan protokollat.

Verkoissa on laajalti käytössä monia protokollapinoja. Nämä pinot ovat kansainvälisiä ja kansallisia standardeja sekä patentoituja pinoja, jotka ovat yleistyneet tietyn yrityksen laitteiden yleisyyden vuoksi. Esimerkkejä suosituista protokollapinoista ovat Novellin IPX/SPX-pino, Internetissä ja monissa UNIX-pohjaisissa verkoissa käytetty TCP/IP-pino, Kansainvälisen standardointijärjestön OSI-pino, Digital Equipment Corporationin DECnet-pino ja monet muut.

Protokollapinot on jaettu kolmeen tasoon:

kuljetus;

sovelletaan.

Verkkoprotokollat

Verkkoprotokollat tarjoavat seuraavat palvelut: osoitus- ja reititystiedot, virheiden tarkistaminen, uudelleenlähetyksen pyytäminen ja vuorovaikutussääntöjen määrittäminen tietyssä verkkoympäristössä. Alla on suosituimmat verkkoprotokollat.

DDP(DatagramDeliveryProtocol) AppleTalkissa käytetty Applen tiedonsiirtoprotokolla.

IP(Internet Protocol - Internet Protocol). TCP/IP-pinoprotokolla, joka tarjoaa osoite- ja reititystiedot.

IPX(InternetworkPacketeXchange) NWLinkissä NovelNetWare-protokolla, jota käytetään pakettien reitittämiseen ja välittämiseen.

NetBEUI(NetBIOSExtendedUserInterface – laajennettu käyttöliittymä perusverkon I/O-järjestelmä) . IBM:n ja Microsoftin yhdessä kehittämä protokolla tarjoaa kuljetuspalveluita NetBIOS.

Kuljetusprotokollat

Siirtoprotokollat tarjoavat seuraavat palvelut tiedon siirtämiseksi luotettavasti tietokoneiden välillä. Alla on suosituimmat siirtoprotokollat.

ATP(AppleTalkProtocol – AppleTalk Transaction Protocol) ja NBP(NameBindingProtocol – Nimensidontaprotokolla). AppleTalk-istunto ja siirtoprotokollat.

NetBIOS ( Perusverkon I/O-järjestelmä) . NetBIOS Muodostaa yhteyden tietokoneiden ja ja NetBEUI tarjoaa datapalveluita tälle yhteydelle.

SPX(SequencedPacketeXchange – peräkkäinen pakettien vaihto) NWLink.NovelNetWare-protokollassa, jota käytetään tietojen toimittamisen varmistamiseen.

TCP(TransmissionControlProtocol – Transmission Control Protocol) TCP/IP-pinon protokolla, joka vastaa luotettavasta tiedonsiirrosta.

Sovellusprotokollat

Sovellusprotokollat ovat vastuussa siitä, miten sovellukset kommunikoivat. Alla on suosituimmat sovellusprotokollat.

AFP(Apple Talk File Protocol - Apple Talk File Protocol.) Protokolla kaukosäädin Macintosh tiedostot.

FTP(File Transfer Protocol - File Transfer Protocol). TCP/IP-pinoprotokolla, jota käytetään tiedostonsiirtopalvelujen tarjoamiseen.

NCP(NetWare Core Protocol - NetWare Basic Protocol). NovelNetWare-asiakaskuori ja uudelleenohjaukset.

SNMP(SimpleNetworkManagementProtocol) TCP/IP-pinoprotokolla, jota käytetään verkkolaitteiden hallintaan ja valvontaan.

HTTP(HyperTextTransferProtocol) – hypertekstin siirtoprotokolla ja muut protokollat.

Internet-protokollapaketti tarjoaa päästä päähän -tiedonsiirtoa, joka määrittää, kuinka data pakataan, käsitellään, lähetetään, reititetään ja vastaanotetaan. Tämä toiminto on järjestetty neljään abstraktiokerrokseen, jotka luokittelevat kaikki liittyvät protokollat mukana olevien verkkojen laajuuden mukaan. Alimmasta ylimpään kerrokseen on viestintäkerros, joka sisältää viestintämenetelmiä datalle, joka pysyy yhden verkkosegmentin (linkin) sisällä; Internet-kerros, joka tarjoaa verkkotoiminnan itsenäisten verkkojen välillä; kuljetuskerros, joka hoitaa isäntien välisen viestinnän; ja sovelluskerros, joka tarjoaa prosessien välistä viestintää sovelluksille.

Internet-arkkitehtuurin ja protokollien kehittämistä TCP/IP-mallissa toteuttaa avoin kansainvälinen suunnittelijayhteisö IETF.

Tarina

TCP/IP-protokollapino sen loi NCP (Network Control Protocol) pohjalta Vinton Cerfin johtama kehittäjäryhmä vuonna 1972. Heinäkuussa 1976 Vint Cerf ja Bob Kahn esittelivät ensimmäisen kerran tiedonsiirron käyttämällä TCP:tä yli kolmen erilaisia verkkoja. Paketti kulki seuraavaa reittiä: San Francisco - Lontoo - University of Southern California. Matkansa loppuun mennessä paketti oli kulkenut 150 tuhatta kilometriä menettämättä yhtään. Vuonna 1978 Cerf, Jon Postel ja Danny Cohen päättivät luoda kaksi erillistä toimintoa TCP:hen: TCP ja IP (englanniksi Internet Protocol, verkkoprotokolla). TCP vastasi viestin hajottamisesta datagrammeiksi ja yhdistämisestä lopullisessa lähetyspisteessä. IP vastasi yksittäisten datagrammien lähettämisestä (vastaanoton ohjauksesta). Näin syntyi moderni Internet-protokolla. Ja 1. tammikuuta 1983 ARPANET siirtyi uuteen protokollaan. Tätä päivää pidetään Internetin virallisena syntymäpäivänä.

TCP/IP-pinon kerrokset

TCP/IP-protokollapino sisältää neljä kerrosta:

Näiden tasojen protokollat toteuttavat täysin OSI-mallin toiminnallisuuden. Kaikki käyttäjien vuorovaikutus IP-verkoissa perustuu TCP/IP-protokollapinoon. Pino on riippumaton fyysisestä tiedonsiirtovälineestä, mikä varmistaa erityisesti täysin läpinäkyvän vuorovaikutuksen langallisten ja langattomien verkkojen välillä.

Protokollien jakautuminen TCP/IP-mallin tasojen mukaan

Sovellettu
(Sovelluskerros)

esim. HTTP, RTSP, FTP, DNS

Kuljetus

Kuljetuskerros

Verkko (internet) tasolla

Tietolinkkikerros

Linkkitason protokollapinoa suunniteltaessa huomioidaan kohinankestävä koodaus, joka mahdollistaa tiedon havaitsemisen ja korjaamisen tiedonsiirtokanavaan kohdistuvan kohinan ja häiriön vaikutuksesta.

Vertailu OSI-malliin

OSI-mallin kolmea ylintä kerrosta eli sovelluskerrosta, esityskerrosta ja istuntokerrosta ei eroteta erikseen TCP/IP-mallissa, jossa on vain sovelluskerros kuljetuskerroksen yläpuolella. Vaikka jotkin puhtaat OSI-protokollasovellukset, kuten X.400, myös yhdistävät niitä, ei ole vaatimusta, että TCP/IP-protokollapinon tulee peittää monoliittinen arkkitehtuuri siirtokerroksen yläpuolella. Esimerkiksi NFS-sovellusprotokolla toimii External Data Representation (XDR) -protokollan kautta, joka puolestaan toimii Remote Procedure Call (RPC) -protokollan kautta. RPC tarjoaa luotettavan tiedonsiirron, joten se voi käyttää turvallisesti parasta UDP-siirtoa.

Useat kirjoittajat ovat tulkinneet TCP/IP-mallia eri tavoin eivätkä ole samaa mieltä siitä, että linkkikerros tai koko TCP/IP-malli kaappaa OSI Layer 1:n (fyysisen kerroksen) huolenaiheita tai olettaa, että laitteistokerros on linkkikerroksen alapuolella.

Useat kirjoittajat ovat yrittäneet sisällyttää OSI-mallin kerrokset 1 ja 2 TCP/IP-malliin, koska niihin viitataan yleisesti nykyaikaisissa standardeissa (esim. IEEE ja ITU). Tämä johtaa usein viisikerroksiseen malliin, jossa viestintäkerros tai verkkopääsykerros on jaettu OSI-mallin kerroksiin 1 ja 2.

IETF-protokollan kehitystyössä ei ole kyse tiukasta kerrostamisesta. Jotkut sen protokollista eivät välttämättä noudata puhdasta OSI-mallia, vaikka RFC:t viittaavat joskus siihen ja käyttävät usein vanhempia OSI-kerrosnumeroita. IETF on toistuvasti todennut, että Internet-protokollan ja arkkitehtuurin suunnittelun ei pitäisi olla OSI-vaatimusten mukaista. Internet-arkkitehtuuria käsittelevä RFC 3439 sisältää osion "Haitallisena katsottu kerros".

Esimerkiksi OSI-paketin istunto- ja esityskerrosten katsotaan sisältyvän TCP/IP-paketin sovelluskerrokseen. Istuntokerroksen toiminnallisuus löytyy protokollista, kuten HTTP ja SMTP, ja se näkyy selvemmin protokollissa, kuten Telnet ja Session Initiation Protocol (SIP). Istuntokerroksen toiminnallisuus on myös toteutettu porttinumeroinnilla TCP- ja UDP-protokollia varten, jotka kattavat TCP/IP-paketin kuljetuskerroksen. Esityskerroksen toiminnot on toteutettu TCP/IP-sovelluksissa tiedonvaihdon MIME-standardilla.

Ristiriidat ovat ilmeisiä myös alkuperäisessä OSI-mallissa ISO 7498, kun sen mallin liitteitä, kuten ISO 7498/4 Management Framework tai ISO 8648 Internal Organisation of the Network layer (IONL), ei käsitellä. Kun IONL- ja Management Framework -asiakirjoja tarkastellaan, ICMP ja IGMP määritellään verkkokerroksen tason ohjausprotokolliksi. Samoin IONL tarjoaa puitteet "aliverkosta riippuvaisille konvergenssiobjekteille", kuten ARP ja RARP.

IETF-protokollat voidaan kapseloida rekursiivisesti, kuten tunnelointiprotokollat, kuten General Routing Encapsulation (GRE), osoittavat. GRE käyttää samaa mekanismia, jota OSI käyttää tunnelointiin verkkokerroksessa. TCP/IP-mallin sovittamisesta OSI-malliin ollaan eri mieltä, koska näiden mallien tasot eivät ole samat.

Lisäksi OSI-malli ei käytä ylimääräistä kerrosta - "Internetworking" - tietolinkki- ja verkkokerrosten välillä. Esimerkki kiistanalaisesta protokollasta olisi ARP tai STP.

Näin TCP/IP-protokollat sopivat perinteisesti OSI-malliin:

Protokollan jakautuminen OSI-mallin tasoittain

	TCP/IP	OSI
7	Sovellettu	Sovellettu	esim. HTTP, SMTP, SNMP, FTP, Telnet, SSH, SCP, SMB, NFS, RTSP, BGP
6		Edustus	esim. XDR, AFP, TLS, SSL
5		istunto	esim. ISO 8327 / CCITT X.225, RPC, NetBIOS, PPTP, L2TP, ASP
4	Kuljetus	Kuljetus	esim. TCP, UDP, SCTP, SPX, ATP, DCCP, GRE
3	Verkko	Verkko	esim. ICMP, IGMP, CLNP, OSPF, RIP, IPX, DDP, ARP
2	Kanava	Kanava	esim. Ethernet, Token sormus, HDLC , PPP , X.25 , Frame Relay , ISDN , ATM , SPB , MPLS
1	Kanava	Fyysinen	esim. sähkökaapelit, radioviestintä, valokuitukaapelit, infrapunasäteily

Tyypillisesti TCP/IP-pinossa OSI-mallin 3 ylintä kerrosta (sovellus, esitys ja istunto) yhdistetään yhdeksi sovellukseksi. Koska tällainen pino ei tarjoa yhtenäistä tiedonsiirtoprotokollaa, tietotyypin määritystoiminnot siirretään sovellukselle.

TCP/IP-mallin kuvaus teknisessä kirjallisuudessa

Huomautuksia

OSI- ja TCP/IP-mallit. Tietokanta osLogic.ru
TCP/IP- ja OSI-verkkomallit. Cisco Learning
Vasiliev A. A., Telina I. S., Izbachkov Yu. S., Petrov V. N. Tietojärjestelmä: Oppikirja yliopistoille. - Pietari. : Peter, 2010. - 544 s. - ISBN 978-5-49807-158-9.
Andrew Krowczyk, Vinod Kumar, Noman Laghari ja muut..NET verkkoohjelmointi ammattilaisille / trans. englannista V. Streltsov. - M.: Lori, 2005. - 400 s. - ISBN 1-86100-735-3. - ISBN 5-85582-170-2.

Kuljetuskerros (TL) määrittelee säännöt pakettien kuljettamiselle verkon yli. Kuljetuskerros valvoo yksittäisten pakettien päästä päähän -toimitusta; se ei ota huomioon näiden pakettien välisiä riippuvuuksia (edes samaan viestiin kuuluvia). Se käsittelee jokaista pakettia ikään kuin jokainen osa kuuluisi erillinen viesti riippumatta siitä, onko näin todella vai ei. Kuljetuskerroksen protokollat varmistavat, että kaikki viestit saapuvat perille ehjinä ja että paketit järjestetään alkuperäisessä järjestyksessä. Kuljetuskerroksessa suoritetaan informaatiorikkomusten hallintaa ja virheenhallintaa sekä vuonohjausta koko lähde-kohdepolulla.

Kuljetuskerros suorittaa seuraavat tehtävät:

Palvelupisteen osoitus. Tietokoneet käyttävät usein useita ohjelmia samanaikaisesti. Tästä syystä lähde-kohdetoimitus ei tarkoita toimitusta vain yhdeltä tietokoneelta toiselle, vaan myös tietystä prosessista (käytettävästä ohjelmasta) yhdellä tietokoneella tiettyyn prosessiin (käytettävään ohjelmaan) toisella. Siksi siirtokerroksen otsikon on sisällettävä osoitetyyppi, jota kutsutaan palvelupisteen osoitteeksi (tai portin osoitteeksi). Verkkokerros toimittaa jokaisen paketin oikeaan tietokoneosoitteeseen; Siirtokerros toimittaa täydellisen viestin oikealle prosessille kyseisessä tietokoneessa.
Segmentointi ja uudelleenkokoonpano. Viesti on jaettu siirrettäviin segmentteihin, joista jokainen sisältää järjestysnumeron. Näiden numeroiden avulla kuljetuskerros pystyy vastaanottamaan määränpäähänsä koottamaan viestin oikein ja korvaamaan lähetyksessä kadonneet paketit.
Yhteyden hallinta. Siirtokerros voi olla yhteyssuuntautunut (yhteydetön siirto) tai yhteyssuuntautunut siirto (datagrammitila). Yhteydetön kuljetuskerros (ennalta määritetyn virtuaaliyhteyden kautta) käsittelee jokaisen segmentin itsenäisenä pakettina ja toimittaa sen kohdekoneen kuljetuskerrokseen. Yhteyssuuntautunut kuljetuskerros muodostaa ensin yhteyden kohdetietokoneen kuljetuskerrokseen ennen pakettien toimittamista. Kun kaikki tiedot on siirretty, yhteys katkeaa.
Yhteydettömässä tilassa siirtokerrosta käytetään yksittäisten datagrammien lähettämiseen takaamatta niiden luotettavaa toimitusta. Yhteyssuuntautunutta tilaa käytetään luotettavaan tiedonvälitykseen.
Virtauksen ohjaus. Kuten datalinkkikerros, kuljetuskerros on vastuussa vuon ohjauksesta. Tällä tasolla virtauksen ohjaus tapahtuu kuitenkin päästä päähän.
Virheenhallinta. Kuten datalinkkikerros, siirtokerros on vastuussa virheenhallinnasta. Lähetyskuljetuskerros varmistaa, että koko viesti saavuttaa vastaanottavan kuljetuskerroksen ilman virheitä (vaurioita, menetyksiä tai kopioita). Virheenkorjaus tapahtuu yleensä uudelleenlähetyksellä.

Session Layer SL- verkkodialogin ohjain. Se perustaa, ylläpitää ja synkronoi vuorovaikutusta viestivien järjestelmien välillä.

Session Layerin avulla osapuolten välillä järjestetään dialogia, tallennetaan kumpi osapuoli on aloitteentekijä, mikä osapuoli on aktiivinen ja miten dialogi päättyy.

Istuntokerroksen tehtävät ovat seuraavat:

Dialogin hallinta. Istuntokerros mahdollistaa kahden järjestelmän vuoropuhelun. Se mahdollistaa viestien vaihdon kahden prosessin välillä. Tässä tapauksessa seuraavat tilat ovat mahdollisia: joko puolidupleksi (yksi polku kerrallaan) tai full-duplex (kaksi polkua samanaikaisesti). Esimerkiksi päätelaitteen ja keskusyksikön välinen dialogi voi olla puolidupleksia.
Synkronointi. Istuntokerros Sallii prosessin lisätä tarkistuspisteitä (synkronointipisteitä) tietovirtaan. Jos järjestelmä lähettää esimerkiksi 2000-sivuisen tiedoston, on suositeltavaa lisätä tarkistuspisteet jokaisen 100 sivun jälkeen varmistaakseen, että jokainen 100-sivuinen moduuli vastaanotetaan ja tunnistetaan itsenäisesti. Tässä tapauksessa, jos sivun 523 lähetyksen aikana tapahtuu rikkomus, ainoa sivu, joka vaaditaan ja lähetetään uudelleen sen jälkeen, kun järjestelmän palautus- sivu 501 (viidennen sadan ensimmäinen sivu)

Esityskerros käsittelee tiedon toimittamista alemmille tasoille, esimerkiksi tiedon uudelleenkoodausta tai salausta.

Esityskerroksen tehtävät ovat:

Tietojen koodaus. Prosessit (ajettavat ohjelmat) molemmissa järjestelmissä vaihtavat tyypillisesti tietoja merkkijonojen, numeroiden ja niin edelleen muodossa. Tieto on muutettava bittivirroiksi ennen lähettämistä. Koska eri tietokoneet käyttävät erilaisia koodausjärjestelmiä, esityskerros on vastuussa näiden eri koodausmenetelmien yhteentoimivuudesta. Esityskerros lähettimessä muuttaa tiedon lähetinkohtaisesta muodosta yleiseen muotoon. Esityskerros vastaanottavassa tietokoneessa korvaa yleisen muodon vastaanottimensa muodolla.
Salaus. Arkaluonteisten tietojen välittämiseksi järjestelmän on tarjottava salassapitoa. Salaus tarkoittaa, että lähetin muuntaa alkuperäiset tiedot toiseen muotoon ja lähettää tuloksena olevan viestin verkon yli. Dekoodauksen on oltava täysin päinvastainen kuin alkuperäinen prosessi, jotta viesti muutetaan takaisin alkuperäiseen muotoonsa.
Puristus. Tietojen pakkaus vähentää tiedon sisältämien bittien määrää. Tietojen pakkaus tulee erityisen tärkeäksi multimedian, kuten tekstin, äänen ja videon, siirrossa.

Sovelluskerros (AL) on sarja protokollia, joita vaihdetaan saman tehtävän (ohjelman) toteuttavien etäsolmujen välillä. Sovelluskerros sallii käyttäjän (henkilö tai ohjelmisto) päästä verkkoon. Se tarjoaa käyttöliittymiä ja tukea sellaisille palveluille kuin sähköposti, etäkäyttö ja varojen siirto, julkisen tietokannan hallinta ja muun tyyppiset hajautetut tietopalvelut.

Esimerkkejä sovelluskerroksen tarjoamista palveluista:

Verkon virtuaalinen pääte. Verkkovirtuaalipääte on fyysisen päätelaitteen ohjelmistoversio, jonka avulla käyttäjä voi kirjautua etäisäntään. Tätä varten sovellus luo ohjelmistoemuloinnin etäisäntäpäätteestä. Käyttäjän tietokone kommunikoi ohjelmistopäätteen kanssa, joka puolestaan kommunikoi isäntäkoneen kanssa ja päinvastoin. Etäisäntä määrittelee tämän yhteyden yhteyteen johonkin omasta päätteestään ja sallii sisäänpääsyn.
Tiedostojen siirto, pääsy ja hallinta. Tämän sovelluksen avulla käyttäjä voi käyttää etäisännän tiedostoja muokatakseen tai lukeakseen tietoja, noutaakseen tiedostoja etätietokoneelta käytettäväksi paikallisessa tietokoneessa ja hallitakseen tai hallitakseen tiedostoja etätietokoneessa.
Postipalvelut. Tämä sovellus tarjoaa perustan sähköpostin lähettämiseen ja tallentamiseen.
Hakemistopalvelut. Tämä sovellus tarjoaa hajautettuja tietokantalähteitä ja pääsyn maailmanlaajuisiin tietoihin erilaisista objekteista ja palveluista.

Internet-protokollapino

Internet2-protokollapino kehitettiin ennen OSI-mallia. Siksi Internet-protokollapinon kerrokset eivät vastaa vastaavia OSI-mallin kerroksia. Internet-protokollapino koostuu viidestä kerroksesta: fyysinen, datalinkki, verkko, kuljetus ja sovellus. Ensimmäiset neljä kerrosta tarjoavat fyysiset standardit, verkkorajapinnan, verkkotyöskentelyn ja siirtotoiminnot, jotka vastaavat OSI-mallin neljää ensimmäistä kerrosta. OSI-mallin kolmea ylintä kerrosta edustaa Internet-protokollapinossa yksi kerros, jota kutsutaan sovelluskerrokseksi. 1.3.

Riisi. 1.3.

ARP	Address Resolution Protocol	Osoitteenhakuprotokolla
Pankkiautomaatti	Asynkroninen siirtotila	Asynkroninen siirtotila
BGP	Border Gateway Protocol	Edge Routing Protocol
DNS	Domain Name System	Domain Name System
Ethernet	Ethernet-verkko	Ethernet-verkko
FDDI	Fiber Distributed Data Interface	Kuituoptinen hajautettu dataliitäntä
HTTP	Hyper Text Transfer Protocol	Hypertext Transfer Protocol
FTP	Tiedostonsiirto pöytäkirja	File Transfer Protocol
ICMP	Internet Control Message Protocol	Ohjausviestiprotokolla
IGMP	Internet Group Management Protocol	Internet Group (User) Management Protocol
IP	Internet-protokolla	Internet-protokolla
NFS	Verkkotiedostojärjestelmä	Verkkoyhteysprotokolla tiedostojärjestelmät
OSPF	Avaa lyhin polku ensin	Avaa Shortest Channel Preference Protocol
PDH	Plesiokroninen digitaalinen hierarkia	Plesiokroninen digitaalinen hierarkia
PPP	Point-to-Point-protokolla	Point-to-point-viestintäprotokolla

Suosittuja luokassa:

Kuinka luoda karaoke-leike tietokoneella?

lukea

Origin-sovellus vaaditaan pelaamiseen, mutta sitä ei ole asennettu FIFA...

lukea

Henkilökohtaisen sivun rekisteröinti sosiaalisessa mediassa Facebook

lukea

Yksinkertaisen Nmap Nmap -skannauksen suorittaminen

lukea

Kuinka kääntää kuvaa muutaman asteen...

lukea

Mainonnan poistaminen käytöstä Yandex-selaimessa Missä...

lukea

Wi-Fi-yhteysongelmien vianmääritys...

lukea

Vaihda salasana Windows 10 -profiilissa

lukea

Ohjeet langattomien reitittimien määrittämiseen...

lukea

Kuinka valita kiintolevy ja mikä on parempi ostaa...

lukea

Meizu nukkeille. Puhelut ja osoitekirja....

lukea

Lataa PDFMaster-ohjelma

lukea

Ylös

Pääasiallinen Internet-protokollapino. Verkkoprotokollat ​​ja -standardit. Ydinverkkoarkkitehtuuri

Protokollapinot

TCP/IP

Sovelluskerros

Otsikko

Kuljetuskerros

TCP vai UDP?

Verkkokerros

IP-osoitteiden tyypit

IPv4

IPv6

Aliverkon peite

Aliverkko ja isäntä

Osoittaminen

Tietolinkkikerros

TCP/IP:n määrittäminen käyttämään staattista IPv4-osoitetta

TCP/IP:n määrittäminen käyttämään dynaamista IPv4-osoitetta

Tiedonsiirtomenetelmät

TCP/IP vs OSI

1.3. Internet-protokollapino

1.4. Internet-yhteysprotokollat

Johdatus pöytäkirjoihin

Kuva 1. Verkkopinon Internet-malli

Ydinverkkoarkkitehtuuri

Kuva 2. Linux-verkkopinon korkean tason arkkitehtuuri

Järjestelmäpuhelun käyttöliittymä

Protokollan agnostinen käyttöliittymä

Verkkoprotokollat

Kuva 3. Internet-protokollaryhmän rakenne

Socketin ja protokollan korrelaatio

Kuva 4. Socket-puskuri ja sen liitännät muihin rakenteisiin

Laitteen agnostinen käyttöliittymä

Laitteistoajurit

Mene eteenpäin

TCP/IP

Sovelluskerros

Otsikko

Kuljetuskerros

TCP vai UDP?

Verkkokerros

IP-osoitteiden tyypit

IPv4

IPv6

Aliverkon peite

Aliverkko ja isäntä

Osoittaminen

Tietolinkkikerros

TCP/IP:n määrittäminen käyttämään staattista IPv4-osoitetta

TCP/IP:n määrittäminen käyttämään dynaamista IPv4-osoitetta

Tiedonsiirtomenetelmät

TCP/IP vs OSI

Verkkoprotokollat

Kuljetusprotokollat

Sovellusprotokollat

Tarina

TCP/IP-pinon kerrokset

Kuljetuskerros

Verkko (internet) tasolla

Tietolinkkikerros

Vertailu OSI-malliin

TCP/IP-mallin kuvaus teknisessä kirjallisuudessa

Huomautuksia

Internet-protokollapino

Pääasiallinen Internet-protokollapino. Verkkoprotokollat ja -standardit. Ydinverkkoarkkitehtuuri