үй › BY › Интернеттің негізгі протоколдар стегі. Желілік протоколдар мен стандарттар. Желінің негізгі архитектурасы

Интернеттің негізгі протоколдар стегі. Желілік протоколдар мен стандарттар. Желінің негізгі архитектурасы

Протокол стектері

Протоколдар стегі – желідегі түйіндердің өзара әрекетін ұйымдастыру және қамтамасыз ету үшін жеткілікті әртүрлі деңгейдегі желілік хаттамалардың иерархиялық ұйымдастырылған жиынтығы. Қазіргі уақытта желілерде көптеген байланыс хаттамалары стектері қолданылады. Ең танымал стектер: TCP/IP, IPX/SPX, NetBIOS/SMB, Novell NetWare, DECnet, XNS, SNA және OSI. Барлық осы стектер, SNA-дан басқа, төменгі деңгейлерде - физикалық және арналық - бірдей стандартталған Ethemet, Token Ring, FDDI протоколдарын және барлық желілерде бірдей жабдықты пайдалануға мүмкіндік беретін басқаларды пайдаланады. Бірақ қосулы жоғарғы деңгей x, барлық стектер өздерінің протоколдарын іске қосады. Бұл хаттамалар көбінесе OSI үлгісімен ұсынылған деңгейлерге сәйкес келмейді. Атап айтқанда, сеанс пен презентация деңгейінің функциялары әдетте қолданбалы деңгеймен біріктіріледі. Бұл сәйкессіздік OSI моделінің бұрыннан бар және нақты пайдаланылған стектерді жалпылау нәтижесінде пайда болғандығына байланысты және керісінше емес.

Стекке енгізілген барлық хаттамаларды бір өндіруші әзірлейді, яғни олар мүмкіндігінше тез және тиімді жұмыс істей алады.

Маңызды нүктежелілік жабдықтың жұмыс істеуінде, атап айтқанда желілік адаптер протоколды байланыстырады. Ол бір желілік адаптерге қызмет көрсету кезінде әртүрлі протокол стектерін пайдалануға мүмкіндік береді. Мысалы, TCP/IP және IPX/SPX стектерін бір уақытта пайдалануға болады. Бірінші стек арқылы адресатпен байланыс орнату әрекетінде кенет қателік орын алса, ол автоматты түрде келесі стектен хаттаманы пайдалануға ауысады. Бұл жағдайда маңызды сәт байланыстыру тәртібі болып табылады, өйткені ол әртүрлі стектерден бір немесе басқа хаттаманы қолдануға анық әсер етеді.

Компьютерде қанша желілік адаптер орнатылғанына қарамастан, байланыстыру «бірден көпке» де, «бірнешеге-бірге» де жүзеге асырылуы мүмкін, яғни бір протокол стегі бірден бірнеше адаптерге немесе бір адаптерге бірнеше стек.

NetWare – желілік операциялық жүйе және осы жүйеде желіге қосылған клиенттік компьютерлермен өзара әрекеттесу үшін пайдаланылатын желілік протоколдар жиынтығы. Жүйенің желілік хаттамалары XNS хаттамалар стекіне негізделген. NetWare қазіргі уақытта TCP/IP және IPX/SPX протоколдарын қолдайды. Novell NetWare 80-90-шы жылдары жалпы мақсаттағы операциялық жүйелерге қарағанда жоғары өнімділігімен танымал болды. Бұл қазір ескірген технология.

Xerox Network Services Internet Transport Protocol (XNS) протокол стегін Xerox компаниясы Ethernet желілері арқылы деректерді тасымалдау үшін әзірлеген. 5 деңгейден тұрады.

1-деңгей – тасымалдау ортасы – OSI моделіндегі физикалық және байланыс деңгейлерінің функцияларын жүзеге асырады:

* құрылғы мен желі арасындағы деректер алмасуды басқарады;

* бір желідегі құрылғылар арасында деректерді бағыттайды.

2-деңгей – желілік жұмыс – OSI үлгісіндегі желілік деңгейге сәйкес келеді:

* әртүрлі желілерде орналасқан құрылғылар арасында деректер алмасуды басқарады (IEEE моделі тұрғысынан датаграмма қызметін ұсынады);

* деректердің желі арқылы өту жолын сипаттайды.

3-деңгей – транспорт – OSI моделіндегі транспорттық деңгейге сәйкес келеді:

* Деректер көзі мен тағайындалған орын арасындағы үздіксіз байланысты қамтамасыз етеді.

4-деңгей – бақылау – OSI моделіндегі сеанс пен презентация деңгейіне сәйкес келеді:

* мәліметтерді ұсынуды басқарады;

* құрылғы ресурстарын басқаруды басқарады.

5-деңгей – қолданбалы – OSI үлгісіндегі ең жоғары деңгейлерге сәйкес келеді:

* қолданбалы тапсырмалар үшін деректерді өңдеу функцияларын қамтамасыз етеді.

TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) протоколының стегі ең кең таралған және функционалды болып табылады. Ол кез келген масштабтағы жергілікті желілерде жұмыс істейді. Бұл стек негізгі стек болып табылады жаһандық желіҒаламтор. Стек қолдауы жұмыс істейтін компьютерлерде жүзеге асырылды UNIX жүйесі. Нәтижесінде TCP/IP протоколының танымалдылығы артты. TCP/IP протоколдар стегі әртүрлі деңгейлерде жұмыс істейтін көптеген хаттамаларды қамтиды, бірақ ол екі хаттаманың арқасында аталды - TCP және IP.

TCP (Transmission Control Protocol) – TCP/IP протокол стегі арқылы желілерде деректердің берілуін басқаруға арналған тасымалдау протоколы. IP (Internet Protocol) — TCP немесе UDP сияқты тасымалдау протоколдарының бірін пайдаланып, құрамдас желі арқылы деректерді жеткізуге арналған желілік деңгей протоколы.

TCP/IP стекінің төменгі деңгейі деректерді берудің стандартты хаттамаларын пайдаланады, бұл оны кез келген желіні қолданатын желілерде пайдалануға мүмкіндік береді. желілік технологияларжәне кез келген операциялық жүйесі бар компьютерлерде.

Бастапқыда TCP/IP протоколы жаһандық желілерде пайдалану үшін әзірленді, сондықтан ол мүмкіндігінше икемді. Атап айтқанда, пакеттерді фрагментациялау мүмкіндігінің арқасында деректер байланыс арнасының сапасына қарамастан, кез келген жағдайда тағайындалған жерге жетеді. Сонымен қатар, IP хаттамасының болуына байланысты гетерогенді желі сегменттері арасында деректерді тасымалдау мүмкін болады.

TCP/IP протоколының кемшілігі желіні басқарудың күрделілігі болып табылады. Иә, үшін қалыпты жұмыс істеуіжелі DNS, DHCP және т.б. сияқты қосымша серверлерді қажет етеді, олар қолдау көрсетуге көп уақытты алады. жүйелік әкімші. Лимончелли Т., Хоган К., Чейлап С. - Жүйе және желіні басқару. 2-ші басылым. 2009 жыл. 944 ж

IPX/SPX (Internetwork Packet Exchange/Sequenced Packet Exchange) хаттамалар стегі Novell әзірлеген және меншікті. Ол Novell NetWare операциялық жүйесінің қажеттіліктері үшін әзірленген, ол соңғы уақытқа дейін серверлік операциялық жүйелер арасында жетекші орындардың бірін иеленді.

IPX және SPX протоколдары сәйкесінше ISO/OSI үлгісінің желілік және көліктік деңгейлерінде жұмыс істейді, сондықтан олар бір-бірін тамаша толықтырады.

IPX протоколы деректерді желіні бағыттау ақпаратын пайдалана отырып, датаграммалар арқылы жібере алады. Дегенмен, табылған маршрут бойынша деректерді тасымалдау үшін алдымен жіберуші мен алушы арасында байланыс орнату керек. Бұл SPX протоколы немесе IPX-пен бірге жұмыс істейтін кез келген басқа тасымалдау протоколы жасайды.

Өкінішке орай, IPX/SPX протоколдар стегі бастапқыда шағын желілерге қызмет көрсетуге бағытталған, сондықтан оны үлкен желілерде пайдалану тиімсіз: төмен жылдамдықты байланыс желілерінде хабар таратуды шамадан тыс пайдалану мүмкін емес.

Физикалық және сілтеме деңгейлерінде OSI стегі Ethernet, Token Ring, FDDI протоколдарын, сондай-ақ LLC, X.25 және ISDN протоколдарын қолдайды, яғни ол стектен тыс әзірленген барлық танымал төменгі деңгейлі протоколдарды пайдаланады, мысалы. басқа стектердің көпшілігі. Желілік деңгей салыстырмалы түрде сирек қолданылатын Connectionoriented Network Protocol (CONP) және Connectionless Network Protocol (CLNP) қамтиды. OSI стекінің маршруттау хаттамалары соңғы және аралық жүйелер арасындағы ES-IS (соңғы жүйе -- аралық жүйе) және аралық жүйелер арасындағы IS-IS (аралық жүйе -- аралық жүйе) болып табылады. OSI стекінің транспорттық деңгейі қосылымсыз және қосылымсыз желі қызметтерінің арасындағы айырмашылықты жасырады, осылайша пайдаланушылар негізгі желі деңгейіне қарамастан қажетті қызмет сапасын алады. Мұны қамтамасыз ету үшін көлік деңгейі пайдаланушыдан қажетті қызмет сапасын көрсетуді талап етеді. Қолданбалы деңгей қызметтері файлдарды тасымалдауды, терминал эмуляциясын, каталог қызметін және поштаны қамтамасыз етеді. Олардың ішінде ең танымалдары каталог қызметі (X.500 стандарты), электрондық пошта (X.400), виртуалды терминал хаттамасы (VTP), файлдарды тасымалдау, қол жеткізу және басқару протоколы (FTAM), тасымалдау және жұмысты басқару протоколы (JTM). ).

Сәйкесінше IBM және Microsoft әзірлеген өте танымал протокол стегі осы компаниялардың өнімдерінде пайдалануға бағытталған. TCP/IP сияқты, Ethernet, Token Ring және басқалары сияқты стандартты протоколдар NetBIOS/SMB стекінің физикалық және деректер байланысы деңгейлерінде жұмыс істейді, бұл оны кез келген белсенді желілік жабдықпен бірге пайдалануға мүмкіндік береді. Жоғарғы деңгейлерде NetBIOS (Network Basic Input/Output System) және SMB (Server Message Block) протоколдары жұмыс істейді.

NetBIOS протоколы өткен ғасырдың 80-жылдарының ортасында әзірленді, бірақ көп ұзамай оның орнын 200-ден аспайтын компьютерлерден тұратын желілерде өте тиімді ақпарат алмасуды ұйымдастыруға мүмкіндік беретін неғұрлым функционалды NetBEUI (NetBIOS Extended User Interface) протоколы алмастырды. .

Компьютерлер арасындағы байланыс желіге қосылған кезде компьютерлерге динамикалық түрде тағайындалатын логикалық атауларды пайдаланады. Бұл жағдайда атаулар кестесі желідегі әрбір компьютерге таратылады. Деректерді бірден бірнеше алушыға тасымалдауға мүмкіндік беретін топ атауларымен жұмыс істеуге де қолдау көрсетіледі.

NetBEUI протоколының негізгі артықшылығы жылдамдық және өте төмен ресурс талаптары болып табылады. Бір сегменттен тұратын шағын желіде жылдам деректер алмасуды ұйымдастырғыңыз келсе, бұл үшін жақсырақ протокол жоқ. Сонымен қатар, орнатылған қосылым хабарламаны жеткізудің міндетті талабы болып табылмайды: қосылым болмаған жағдайда хаттамада қабылдаушы мен жіберушінің мекенжайы хабарға жеткізіліп, «ұшып» қозғалған кезде датаграмма әдісі қолданылады. бір компьютерден екіншісіне.

Дегенмен, NetBEUI-дің де айтарлықтай кемшілігі бар: ол пакеттік маршруттау түсінігінен мүлдем айырылған, сондықтан оны күрделі композиттік желілерде пайдалану мағынасы жоқ. Пятибратов А.П., Гудыно Л.П., Кириченко А.А. Есептеу машиналары, желілер және телекоммуникациялық жүйелер Мәскеу 2009 ж. 292с

SMB (Server Message Block) протоколына келетін болсақ, ол желі жұмысын үш ең жоғары деңгейде ұйымдастырады - сеанс, презентация және қолданба деңгейлері. Оны пайдаланған кезде файлдарға, принтерлерге және басқа желі ресурстарына қол жеткізу мүмкін болады. Бұл хаттама бірнеше рет жетілдірілді (үш нұсқасы шығарылды), бұл оны тіпті Microsoft Vista және Windows 7 сияқты заманауи операциялық жүйелерде де пайдалануға мүмкіндік берді. SMB протоколы әмбебап және кез келген дерлік көлік протоколымен жұптастырылуы мүмкін, TCP/IP және SPX сияқты.

DECnet (Digital Equipment Corporation net) протокол стегі 7 қабаттан тұрады. Терминологиядағы айырмашылыққа қарамастан, DECnet деңгейлері OSI моделінің қабаттарына өте ұқсас. DECnet DEC әзірлеген DNA (Digital Network Architecture) желі архитектурасының концепциясын жүзеге асырады, соған сәйкес әртүрлі операциялық жүйелер астында жұмыс істейтін гетерогенді есептеу жүйелері (әртүрлі кластардағы компьютерлер) географиялық таралған ақпараттық және есептеу желілеріне біріктірілуі мүмкін.

IBM фирмасының SNA (System Network Architecture) протоколы үлкен компьютерлермен қашықтан байланысуға арналған және 7 қабаттан тұрады. SNA хост машинасының тұжырымдамасына негізделген және IBM негізгі фреймдеріне қашықтағы терминалдық қатынасты қамтамасыз етеді. SNA-ның басты ерекшелігі - әрбір терминалдың негізгі компьютердің кез келген қолданбалы бағдарламасына қол жеткізу мүмкіндігі. Жүйелік желі архитектурасы негізгі компьютерде виртуалды телекоммуникациялық қол жеткізу әдісі (Virtual Telecommunication Access Method - VTAM) негізінде жүзеге асырылады. VTAM барлық сілтемелер мен терминалдарды басқарады, әрбір терминалдың барлық қолданбаларға қатынасы бар.

Бұл мақала TCP/IP үлгісінің негіздерін қарастырады. Жақсырақ түсіну үшін негізгі хаттамалар мен қызметтер сипатталған. Ең бастысы - асықпау және әр нәрсені кезең-кезеңімен түсінуге тырысу. Олардың барлығы бір-бірімен байланысты және бірін түсінбесе, екіншісін түсіну қиын болады. Мұнда өте үстірт ақпарат орналастырылған, сондықтан бұл мақаланы қауіпсіз түрде «манекелерге арналған TCP / IP протоколы стегі» деп атауға болады. Дегенмен, мұнда көп нәрсені түсіну бір қарағанда оңай көрінетіндей қиын емес.

TCP/IP

TCP/IP стек желідегі деректерді жіберуге арналған желілік модель болып табылады, ол құрылғылардың өзара әрекеттесу ретін анықтайды. Деректер деректерді байланыстыру деңгейіне енеді және жоғарыдағы әрбір қабатпен кезекпен өңделеді. Стек деректерді өңдеу және қабылдау принциптерін түсіндіретін абстракция ретінде ұсынылған.

TCP/IP желілік протокол стегі 4 қабаттан тұрады:

Арна (Сілтеме).
Желі (Интернет).
Көлік (Транспорт).
Қолданбалы (қолданба).

Қолданбалы қабат

Қолданбалы деңгей қолданбалы және хаттама стекінің басқа қабаттары арасындағы өзара әрекеттесуге мүмкіндік береді, кіріс ақпаратты талдайды және бағдарламалық қамтамасыз ету үшін қолайлы пішімге түрлендіреді. Ол пайдаланушыға ең жақын және онымен тікелей әрекеттеседі.

HTTP;
SMTP

Әрбір хаттама деректермен жұмыс істеудің өзіндік тәртібі мен принциптерін анықтайды.

HTTP (HyperText Transfer Protocol) деректерді тасымалдауға арналған. Ол, мысалы, веб-беттің негізі ретінде қызмет ететін HTML құжаттарын жібереді. Жеңілдетілген, жұмыс схемасы «клиент – сервер» ретінде ұсынылған. Клиент сұраныс жібереді, сервер оны қабылдайды, дұрыс өңдейді және соңғы нәтижені қайтарады.

Желілік файлдарды тасымалдау стандарты ретінде қызмет етеді. Клиент белгілі бір файлға сұраныс жібереді, сервер бұл файлды өзінің деректер қорынан іздейді және егер ол сәтті табылса, оны жауап ретінде жібереді.

Тасымалдау үшін қолданылады Электрондық пошта. SMTP операциясы қатарынан үш қадамды қамтиды:

Жіберушінің мекенжайын анықтау. Бұл хаттарды қайтару үшін қажет.
Алушы анықтамасы. Бұл қадамды бірнеше алушыларды көрсету кезінде бірнеше рет қайталауға болады.
Хабарламаның мазмұнын анықтаңыз және жіберіңіз. Хабарлама түрі туралы деректер қызмет ақпараты ретінде жіберіледі. Егер сервер пакетті қабылдауға дайындығын растаса, транзакцияның өзі орындалады.

Тақырып

Тақырыпта қызмет деректері бар. Олардың тек белгілі бір деңгейге арналғанын түсіну маңызды. Бұл пакет алушыға жіберілгеннен кейін ол сол үлгі бойынша, бірақ кері тәртіпте өңделеді дегенді білдіреді. Кірістірілген тақырып тек белгілі бір тәсілдермен өңделетін арнайы ақпаратты тасымалдайды.

Мысалы, тасымалдау қабатында кірістірілген тақырыпты тек екінші жағындағы тасымалдау қабаты өңдей алады. Басқалары оны елемейді.

тасымалдау қабаты

Көлік деңгейінде алынған ақпарат мазмұнына қарамастан біртұтас бірлік ретінде өңделеді. Алынған хабарламалар сегменттерге бөлінеді, оларға тақырып қосылады және мұның бәрі төменде жіберіледі.

Мәліметтерді тасымалдау протоколдары:

Ең көп қолданылатын протокол. Ол кепілдік берілген деректерді тасымалдауға жауапты. Пакеттерді жіберу кезінде олар бақыланады тексеру сомасы, транзакция процесі. Бұл жағдайға қарамастан ақпарат «қауіпсіз және қауіпсіз» болады дегенді білдіреді.

UDP (User Datagram Protocol) екінші ең танымал протокол болып табылады. Ол сонымен қатар деректерді тасымалдауға жауапты. Оның ерекшелігі қарапайымдылығында. Пакеттер арнайы байланыссыз жай ғана жіберіледі.

TCP немесе UDP?

Бұл хаттамалардың әрқайсысының өз ауқымы бар. Шығарманың ерекшеліктерімен логикалық түрде анықталады.

UDP негізгі артықшылығы оның беру жылдамдығы болып табылады. TCP - көптеген тексерулері бар күрделі протокол, ал UDP жеңілдетілген, сондықтан жылдамырақ болып көрінеді.

Кемшілігі - қарапайымдылық. Тексерулердің болмауына байланысты деректердің тұтастығына кепілдік берілмейді. Осылайша, ақпарат жай ғана жіберіледі және барлық тексерулер мен ұқсас манипуляциялар қолданбада қалады.

UDP, мысалы, бейнелерді көру үшін пайдаланылады. Бейне файл үшін сегменттердің аз санының жоғалуы маңызды емес, ал жүктеу жылдамдығы ең маңызды фактор болып табылады.

Дегенмен, құпия сөздерді немесе банк картасының деректемелерін жіберу қажет болса, TCP пайдалану қажеттілігі анық. Тіпті ең кішкентай деректердің жоғалуы апатты салдарға әкелуі мүмкін. Бұл жағдайда жылдамдық қауіпсіздік сияқты маңызды емес.

желілік деңгей

Желілік деңгей қабылданған ақпараттан пакеттерді қалыптастырады және тақырыпты қосады. Деректердің ең маңызды бөлігі жіберушілер мен алушылардың IP және MAC мекенжайлары болып табылады.

IP-адрес (Internet Protocol address) – құрылғының логикалық адресі. Құрылғының желідегі орны туралы ақпаратты қамтиды. Жазу мысалы: .

MAC-адрес (Media Access Control address) – құрылғының физикалық мекенжайы. Сәйкестендіру үшін қолданылады. Өндіріс сатысында желілік жабдыққа тағайындалады. Алты байттық сан ретінде ұсынылған. Мысалы: .

Желілік деңгей мыналарға жауап береді:

Жеткізу жолдарын анықтау.
Желілер арасында пакеттерді тасымалдау.
Бірегей мекенжайларды тағайындау.

Маршрутизаторлар – желілік деңгейдегі құрылғылар. Олар алынған мәліметтер негізінде компьютер мен сервер арасындағы жолды ашады.

Бұл деңгейдің ең танымал протоколы IP болып табылады.

IP (Internet Protocol) – желілік адресацияға арналған Интернет протоколы. Ол пакеттер алмасатын маршруттарды құру үшін қолданылады. Оның тұтастығын тексеру және растау құралдары жоқ. Жеткізу кепілдіктерін қамтамасыз ету үшін тасымалдау протоколы ретінде IP-ді пайдаланатын TCP қолданылады. Бұл транзакцияның принциптерін түсіну TCP/IP хаттама стекінің жұмыс істеу негізінің көп бөлігін түсіндіреді.

IP мекенжайларының түрлері

Желілер IP мекенжайларының екі түрін пайдаланады:

Қоғамдық.
Жеке.

Интернетте қоғамдық (Қоғамдық) пайдаланылады. Негізгі ереже - абсолютті бірегейлік. Оларды пайдаланудың мысалы ретінде маршрутизаторларды келтіруге болады, олардың әрқайсысында Интернетпен өзара әрекеттесу үшін жеке IP мекенжайы бар. Мұндай адрес жалпыға ортақ адрес деп аталады.

Жеке (Жеке) Интернетте пайдаланылмайды. Ғаламдық желіде мұндай адрестер бірегей емес. Мысал - жергілікті желі. Әрбір құрылғыға желіде бірегей IP мекенжайы тағайындалады.

Интернетпен өзара әрекеттесу маршрутизатор арқылы жүзеге асырылады, жоғарыда айтылғандай, өзінің жалпы IP мекенжайы бар. Осылайша, маршрутизаторға қосылған барлық компьютерлер Интернетте бір жалпыға ортақ IP мекенжайы атынан пайда болады.

IPv4

Интернет протоколының ең көп қолданылатын нұсқасы. IPv6-дан бұрын. Жазба пішімі нүктелермен бөлінген төрт сегіз разрядты саннан тұрады. Ішкі желі маскасы бөлшек белгісі арқылы көрсетіледі. Адрес ұзындығы 32 бит. Жағдайлардың басым көпшілігінде, қашан біз сөйлесеміз IP мекенжайы туралы, бұл IPv4 дегенді білдіреді.

Жазу форматы: .

IPv6

Бұл нұсқа мәселелерді шешуге арналған алдыңғы нұсқасы. Адрес ұзындығы 128 бит.

IPv6 шешетін негізгі мәселе - IPv4 мекенжайларының таусылуы. Алғышарттар 80-жылдардың басында пайда бола бастады. Бұл мәселе 2007-2009 жылдары өткір кезеңге енгеніне қарамастан, IPv6 енгізу өте баяу «қарқын алуда».

IPv6-ның басты артықшылығы - жылдам интернет қосылымы. Себебі хаттаманың бұл нұсқасы мекенжайды аударуды қажет етпейді. Қарапайым маршруттау орындалуда. Бұл аз шығынды талап етеді, сондықтан Интернет ресурстарына кіру IPv4-ке қарағанда жылдамырақ қамтамасыз етіледі.

Жазу мысалы: .

IPv6 мекенжайларының үш түрі бар:

Unicast.
кез келген тарату.
көп тарату.

Unicast - біркаст IPv6 түрі. Жіберілген кезде пакет тек сәйкес адресте орналасқан интерфейске жетеді.

Anycast мультикаст IPv6 мекенжайларына жатады. Жіберілген пакет ең жақын желі интерфейсіне түседі. Тек маршрутизаторлар пайдаланады.

Көп тарату – көп тарату. Бұл жіберілген пакет мультикаст тобындағы барлық интерфейстерге жетеді дегенді білдіреді. «Барлығына таратылатын» хабар таратудан айырмашылығы, мультикаст тек белгілі бір топқа ғана таратылады.

Ішкі желі маскасы

Ішкі желі маскасы IP мекенжайынан ішкі желі мен хост нөмірін көрсетеді.

Мысалы, IP мекенжайында маска болады. Бұл жағдайда жазба пішімі келесідей болады. «24» саны маскадағы биттердің саны. Сегіз бит бір октетке тең, оны байт деп те атауға болады.

Толығырақ айтқанда, ішкі желі маскасы екілік белгілерде келесі түрде ұсынылуы мүмкін: . Оның төрт сегіздігі бар және жазба «1» және «0» тұрады. Бірліктер санын қоссақ, жалпы «24» шығады. Бақытымызға орай, біреумен санаудың қажеті жоқ, өйткені бір октетте 8 мән бар. Оның үшеуі бірлікпен толтырылып, қосылып «24» шығатынын көреміз.

Егер ішкі желі маскасы туралы арнайы айтатын болсақ, онда екілік көрсетуде оның бір октетте не бірлері, не нөлдері болады. Бұл жағдайда реттілік біріншіден бірлері бар байттар, содан кейін ғана нөлдермен бірге жүретіндей болады.

Шағын мысалды қарастырайық. IP мекенжайы және ішкі желі маскасы бар. Біз санаймыз және жазамыз: . Енді масканы IP мекенжайымен салыстырамыз. Барлық мәндері бір (255) тең болатын маска октеттері IP мекенжайындағы сәйкес октеттерді өзгеріссіз қалдырады. Егер мән нөлдер (0) болса, онда IP мекенжайындағы октеттер де нөлге айналады. Осылайша, ішкі желі мекенжайының мәнін аламыз.

Ішкі желі және хост

Ішкі желі логикалық бөлуге жауапты. Шын мәнінде, бұл бір жергілікті желіні пайдаланатын құрылғылар. IP мекенжайларының ауқымымен анықталады.

Хост – желі интерфейсінің мекенжайы ( желілік карта). Маска арқылы IP мекенжайынан анықталады. Мысалы: . Алғашқы үш сегіздік ішкі желі болғандықтан, . Бұл хост нөмірі.

Хост мекенжайларының ауқымы 0-ден 255-ке дейін. Хост нөмірі «0» шын мәнінде ішкі желінің адресі болып табылады. Ал «255» жүргізуші нөмірі – хабар таратушы.

Адресация

TCP/IP хаттамалар стекінде адрестеу үшін мекенжайлардың үш түрі қолданылады:

Жергілікті.
Желі.
Домен атаулары.

MAC мекенжайлары жергілікті деп аталады. Олар Ethernet сияқты LAN технологияларында адрестеу үшін қолданылады. TCP/IP контекстінде "жергілікті" олардың тек ішкі желі ішінде жұмыс істейтінін білдіреді.

TCP/IP протоколының стекіндегі желі мекенжайы IP мекенжайы болып табылады. Файл жіберілген кезде оның тақырыбынан алушының мекенжайы оқылады. Оның көмегімен маршрутизатор хост нөмірін және ішкі желіні үйренеді және осы ақпарат негізінде соңғы түйінге жол салады.

Домендік атаулар - бұл Интернеттегі веб-сайттардың адам оқи алатын мекенжайлары. Интернеттегі веб-серверлерге жалпыға ортақ IP мекенжайы арқылы қол жеткізуге болады. Оны компьютерлер сәтті өңдейді, бірақ адамдар үшін тым ыңғайсыз болып көрінеді. Осындай асқынуларды болдырмау үшін «домендер» деп аталатын аймақтардан тұратын домендік атаулар қолданылады. Олар жоғарыдан төменге қарай қатаң иерархияда орналасады.

Бірінші деңгейлі домен білдіреді нақты ақпарат. Жалпы (.org, .net) кез келген қатаң шекаралармен шектелмейді. Керісінше жағдай жергілікті (.us, .ru) болып табылады. Олар әдетте географиялық тұрғыдан байланысты.

Төменгі деңгейлі домендер - бәрі басқа. Ол кез келген өлшемде болуы мүмкін және мәндердің кез келген санын қамтуы мүмкін.

Мысалы, «www.test.quiz.sg» жарамды домен атауы, мұнда «sg» жергілікті бірінші (жоғарғы) деңгей домені, «quiz.sg» екінші деңгейлі домен, «test.quiz.sg» үшінші деңгейлі домен болып табылады. Домен атауларын DNS атаулары деп те атауға болады.

арасында сәйкестік орнатады домен атауларыжәне жалпыға ортақ IP мекенжайы. Браузер жолында домен атауын теру кезінде DNS сәйкес IP мекенжайын анықтайды және құрылғыға есеп береді. Құрылғы оны өңдеп, веб-бет ретінде қайтарады.

Сілтеме қабаты

Байланыс деңгейінде құрылғы мен физикалық тасымалдау ортасы арасындағы байланыс анықталады, тақырып қосылады. Деректерді кодтауға және физикалық орта арқылы жіберуге кадрларды дайындауға жауапты. Желі қосқыштары осы деңгейде жұмыс істейді.

Ең көп таралған протоколдар:

ethernet.
WLAN.

Ethernet - ең кең таралған сымды LAN технологиясы.

WLAN – жергілікті желіге негізделген сымсыз технологиялар. Құрылғылар физикалық кабельдік қосылымдарсыз өзара әрекеттеседі. Ең кең тараған әдістің мысалы - Wi-Fi.

Статикалық IPv4 мекенжайын пайдалану үшін TCP/IP конфигурациялануда

Статикалық IPv4 мекенжайы тікелей құрылғы параметрлерінде немесе желіге қосылғанда автоматты түрде тағайындалады және тұрақты болады.

Тұрақты IPv4 мекенжайын пайдалану үшін TCP/IP протоколының сағын конфигурациялау үшін консольге ipconfig / all пәрменін енгізіп, келесі деректерді табыңыз.

Динамикалық IPv4 мекенжайын пайдалану үшін TCP/IP конфигурациялау

Динамикалық IPv4 мекенжайы белгілі бір уақыт аралығында пайдаланылады, жалға беріледі, содан кейін өзгертіледі. Желіге қосылған кезде құрылғыға автоматты түрде тағайындалады.

Тұрақты емес IP мекенжайын пайдалану үшін TCP/IP протоколының стекін конфигурациялау үшін қажетті қосылымның сипаттарына өтіп, IPv4 сипаттарын ашып, көрсетілгендей ұяшықтарды белгілеу керек.

Мәліметтерді тасымалдау әдістері

Деректер физикалық орта арқылы үш жолмен беріледі:

қарапайым.
жарты дуплекс.
толық дуплекс.

Simplex - бұл бір жақты байланыс. Беруді тек бір құрылғы жүзеге асырады, ал екіншісі сигналды ғана қабылдайды. Ақпарат тек бір бағытта беріледі деп айта аламыз.

Симплексті байланыстың мысалдары:

Телехабар тарату.
GPS спутниктерінің сигналы.

Жартылай дуплекс - екі жақты байланыс. Дегенмен, белгілі бір уақытта сигналды тек бір түйін ғана жібере алады. Мұндай байланыс кезінде екі құрылғы бір арнаны бір уақытта пайдалана алмайды. Толыққанды физикалық мүмкін емес немесе соқтығыстарға әкелуі мүмкін. Айтуларынша, олар тарату ортасы үшін қақтығысады. Бұл режим коаксиалды кабельді пайдаланған кезде қолданылады.

Жартылай дуплексті байланыстың мысалы ретінде сол жиіліктегі рация арқылы байланысуды айтуға болады.

Толық дуплекс – толық екі жақты байланыс. Құрылғылар бір уақытта жібере және қабылдай алады. Олар тасымалдау ортасына қайшы келмейді. Бұл режим Fast Ethernet технологиясын және бұралған қосылымды пайдаланған кезде пайдаланылады.

Толық дуплексті байланыстың мысалы ұялы желі арқылы телефон байланысы болып табылады.

TCP/IP және OSI

OSI моделі мәліметтерді тасымалдау принциптерін анықтайды. TCP/IP протокол стекінің қабаттары осы үлгіге тікелей сәйкес келеді. Төрт қабатты TCP/IP-тен айырмашылығы, оның 7 қабаты бар:

Физикалық (физикалық).
Арна (деректер сілтемесі).
Желі (Желі).
Көлік (Транспорт).
Сессия (сессия).
Атқарушы (Презентация).
Қолданбалы (қолданба).

IN осы сәтбұл модельге тым терең бойлаудың қажеті жоқ, бірақ кем дегенде үстірт түсіну қажет.

TCP/IP үлгісіндегі қолданбалы деңгей жоғарғы үш OSI деңгейіне сәйкес келеді. Олардың барлығы қосымшалармен жұмыс істейді, сондықтан сіз мұндай комбинацияның логикасын анық қадағалай аласыз. TCP/IP протоколының стекінің жалпыланған құрылымы абстракцияны түсінуді жеңілдетеді.

Тасымалдау қабаты өзгеріссіз қалады. Бірдей функцияларды орындайды.

Желілік деңгей де өзгеріссіз. Дәл осындай тапсырмаларды орындайды.

TCP/IP жүйесіндегі сілтеме деңгейі соңғы екі OSI қабатына сәйкес келеді. Байланыс деңгейі физикалық орта арқылы деректерді тасымалдауға арналған хаттамаларды белгілейді.

Физикалық шын мәнінде физикалық байланыс- электр сигналдары, қосқыштар және т.б. TCP/IP протоколының стекінде бұл екі қабатты бір қабатқа біріктіру туралы шешім қабылданды, өйткені екеуі де физикалық ортамен жұмыс істейді.

Ғаламтор - жаһандық жүйе TCP/IP хаттама стегі арқылы бір-бірімен әрекеттесетін өзара байланысты компьютер, жергілікті және басқа желілер (1. сурет).

1-сурет – Интернет желісінің жалпылама диаграммасы

Интернет оған қосылған барлық компьютерлер арасында ақпарат алмасуға мүмкіндік береді. Компьютердің түрі және ол қолданатын операциялық жүйе маңызды емес.

Интернеттің негізгі ұяшықтары – жергілікті желілер (LAN – Local Area network). Егер кейбір жергілікті желі Интернетке тікелей қосылған болса, онда осы желінің әрбір жұмыс станциясы да оған қосыла алады. Интернетке дербес қосылған компьютерлер де бар. Олар шақырылады хост компьютерлері(хост - хост).

Желіге қосылған әрбір компьютердің өзінің мекен-жайы бар, оны абонент әлемнің кез келген жерінен таба алады.

Интернеттің маңызды ерекшелігі - әртүрлі желілерді біріктіру арқылы ол ешқандай иерархияны жасамайды - желіге қосылған барлық компьютерлер тең.

Тағы бір айрықша ерекшелігіИнтернет өте сенімді. Кейбір компьютерлер мен байланыс желілері істен шықса, желі жұмысын жалғастыра береді. Мұндай сенімділік Интернетте бірыңғай басқару орталығының жоқтығымен қамтамасыз етіледі. Кейбір байланыс желілері немесе компьютерлер істен шықса, хабарламаларды басқа байланыс желілері арқылы беруге болады, өйткені ақпаратты тасымалдаудың әрқашан бірнеше жолы бар.

Интернет коммерциялық ұйым емес және ешкімге тиесілі емес. Әлемнің барлық дерлік елдерінде Интернетті пайдаланушылар бар.

Пайдаланушылар желіге Интернет провайдерлері деп аталатын арнайы ұйымдардың компьютерлері арқылы қосылады. Интернет байланысы тұрақты немесе уақытша болуы мүмкін. Интернет-провайдерлерде пайдаланушыларды қосу үшін көптеген желілер және Интернеттің қалған бөлігіне қосылу үшін жоғары жылдамдықты желілер бар. Көбінесе кішірек провайдерлер үлкенірек провайдерлерге қосылады, олар өз кезегінде басқа провайдерлерге қосылады.

Бір-бірімен ең жылдам байланыс желілері арқылы қосылған ұйымдар желінің негізгі бөлігін немесе Internet Backbon [Bekbon] магистралін құрайды. Егер жеткізуші тікелей жотаға қосылса, онда ақпаратты беру жылдамдығы максималды болады.

Шындығында, пайдаланушылар мен интернет-провайдерлер арасындағы айырмашылық салыстырмалы. Компьютерін немесе жергілікті жерін қосқан кез келген адам компьютерлік желіИнтернетке қосылу және қажетті бағдарламаларды орнату арқылы басқа пайдаланушыларға желіге қосылу қызметтерін ұсына алады. Бір пайдаланушы, негізінен, жоғары жылдамдықты желі арқылы Интернеттің магистральдық жүйесіне тікелей қосыла алады.

Жалпы алғанда, Интернет желіге қосылған кез келген екі компьютер арасында ақпарат алмасады. Интернетке қосылған компьютерлер көбінесе Интернет хосттары немесе Интернет сайттары деп аталады. , ағылшын тілінен аударғанда орын, орналасу дегенді білдіретін site. Интернет провайдерлерінде орнатылған сайттар пайдаланушыларға Интернетке қол жеткізуге мүмкіндік береді. Сондай-ақ ақпарат беруге мамандандырылған түйіндер бар. Мысалы, көптеген фирмалар Интернетте өз өнімдері мен қызметтері туралы ақпаратты тарататын сайттар жасайды.

Ақпарат қалай беріледі? Интернетте екі негізгі ұғым қолданылады: мекенжайы және хаттама. Интернетке қосылған әрбір компьютердің өзінің бірегей мекенжайы болады. Пошта мекенжайы адамның орналасқан жерін бірегей түрде анықтайтыны сияқты, Интернет мекенжайы компьютердің желідегі орнын бірегей түрде анықтайды. Интернет мекенжайлары оның ең маңызды бөлігі болып табылады және олар төменде егжей-тегжейлі талқыланады.

Интернет арқылы бір компьютерден екінші компьютерге жіберілетін деректер пакеттерге бөлінеді. Олар құрайтын компьютерлер арасында қозғалады желі түйіндері.Бір хабарламаның пакеттері әртүрлі маршруттар арқылы өтуі мүмкін. Әрбір пакетте хабарлама жіберілетін компьютерде құжаттың дұрыс құрастырылуын қамтамасыз ететін өзіндік таңбалау бар.

Протокол дегеніміз не? Бұрын айтылғандай, протокол өзара әрекеттесу ережелері болып табылады. Мысалы, дипломатиялық хаттамада шетелдік қонақтарды қарсы алу немесе қабылдау өткізу кезінде не істеу керектігі жазылған. Сондай-ақ желілік протокол желіге қосылған компьютерлердің жұмыс істеу ережелерін белгілейді. Стандартты протоколдар әртүрлі компьютерлерді «бір тілде сөйлеуге» мәжбүр етеді. Осылайша, Интернетке әртүрлі операциялық жүйелермен жұмыс істейтін әртүрлі типтегі компьютерлерді қосуға болады.

Интернеттің негізгі протоколдары TCP/IP протоколдар стегі болып табылады. Ең алдымен, TCP/IP техникалық түсінігінде мұны нақтылау қажет - бұл бір желілік протокол емес, желі моделінің әртүрлі деңгейлерінде орналасқан екі протокол (бұл деп аталатын протокол стегі). TCP протоколы - хаттама тасымалдау деңгейі.Ол мұны басқарады деректер қалай тасымалданады. IP протоколы - мекенжайы.Ол тиесілі желілік деңгейжәне анықтайды беру қайда жүреді.

Протокол TCP. TCP протоколына сәйкес , жіберілген деректер шағын пакеттерге «қиылады», содан кейін әрбір пакетте құжатты алушының компьютерінде дұрыс құрастыру үшін қажетті деректер болатындай белгіленеді.

TCP хаттамасының мәнін түсіну үшін екі қатысушы бір уақытта он ойын ойнайтын хат алмасу арқылы шахмат ойынын елестетуге болады. Әрбір қозғалыс ойын нөмірі мен қозғалыс нөмірін көрсететін жеке ашықхатқа жазылады. Бұл жағдайда бір пошта арнасы арқылы екі серіктес арасында ондаған қосылым бар (бір партияға). Бір физикалық қосылым арқылы біріктірілген екі компьютер бір уақытта бірнеше TCP қосылымдарын оңай қолдай алады. Мәселен, мысалы, екі аралық желілік сервер бір уақытта бір байланыс желісі арқылы бірнеше клиенттен TCP пакеттерінің көп бөлігін екі бағытта бір-біріне бере алады.

Интернетте жұмыс істегенде, содан кейін бір-бірден телефон желісібіз бір уақытта Америкадан, Австралиядан және Еуропадан құжаттарды қабылдай аламыз. Құжаттардың әрқайсысының пакеттері уақыт бойынша бөлек келеді және олар келген сайын әртүрлі құжаттарға жинақталады.

Протокол IP . Енді адрестік протоколды қарастырайық – IP (Internet Protocol). Оның мәні әрбір қатысушы Дүниежүзілік өрмекөзінің бірегей мекенжайы (IP мекенжайы) болуы керек. Онсыз TCP пакеттерін дұрыс жұмыс орнына дәл жеткізу туралы айту мүмкін емес. Бұл мекенжай өте қарапайым - төрт саннан тұрады, мысалы: 195.38.46.11. IP мекенжайының құрылымын кейінірек толығырақ қарастырамыз. Ол кез келген TCP пакеті өтетін әрбір компьютер осы төрт сан арқылы ең жақын «көршілерінің» қайсысы пакетті алушыға «жақынырақ» болуы үшін жіберу керек екенін анықтай алатындай етіп ұйымдастырылған. Шекті құлмақ санының нәтижесінде TCP пакеті тағайындалған жерге жетеді.

«Жақынырақ» сөзі тырнақшаға кездейсоқ алынған жоқ. Бұл жағдайда бағаланатын географиялық «жақындық» емес. Байланыс шарттары ескеріледі және өткізу қабілетісызықтар. Қарапайым телефон сымымен қосылған көрші ауылдардың екі компьютеріне қарағанда, әртүрлі континенттерде орналасқан, бірақ жоғары өнімді ғарыштық байланыс желісі арқылы қосылған екі компьютер бір-біріне жақынырақ деп саналады. Нені «жақын» және «бұдан әрі» нені қарастыру керек деген сұрақтардың шешімі қарастырылады арнайы құралдар - маршрутизаторлар.Желідегі маршрутизаторлардың рөлін әдетте арнайы компьютерлер орындайды, бірақ ол да болуы мүмкін арнайы бағдарламаларжелінің түйін серверлерінде жұмыс істейді.

TCP/IP протоколының стегі

TCP/IP протоколының стегі- желілерде, соның ішінде Интернетте қолданылатын деректерді берудің желілік протоколдарының жиынтығы. TCP/IP атауы осы стандартта бірінші болып әзірленген және сипатталған, отбасындағы ең маңызды екі хаттамадан шыққан, Transmission Control Protocol (TCP) және Internet Protocol (IP).

Протоколдар бір-бірімен стекте жұмыс істейді. стек, стек) - бұл жоғары деңгейде орналасқан хаттама инкапсуляция механизмдерін қолдана отырып, төменгінің «жоғарғы жағында» жұмыс істейтінін білдіреді. Мысалы, TCP протоколы IP протоколының үстінде жұмыс істейді.

TCP/IP протоколының стегі төрт қабаттан тұрады:

қолданбалы деңгей (қолданбалы деңгей),
тасымалдау қабаты (тасымалдау қабаты),
желілік деңгей (интернет деңгейі),
сілтеме қабаты.

Бұл қабаттардың хаттамалары толығымен орындалады функционалдылық OSI үлгілері (1-кесте). IP желілеріндегі барлық пайдаланушы өзара әрекеттесуі TCP/IP протоколының стекіне салынған. Стек физикалық тасымалдау ортасына тәуелсіз.

1-кесте– TCP/IP протоколының стегі мен OSI анықтамалық үлгісін салыстыру

Қолданбалы қабат

Қолданбалы деңгей желілік қолданбалардың көпшілігі жұмыс істейтін жер.

Бұл бағдарламалардың WWW үшін HTTP, FTP (файл жіберу), SMTP (электрондық пошта), SSH сияқты өздерінің байланыс протоколдары бар. қауіпсіз қосылуқашықтағы құрылғымен), DNS (символдық атауларды IP мекенжайларына шешу) және т.б.

Көбінесе бұл протоколдар TCP немесе UDP үстінде жұмыс істейді және белгілі бір портқа байланыстырылады, мысалы:

TCP 80 немесе 8080 портындағы HTTP,
FTP TCP портына 20 (деректерді тасымалдау үшін) және 21 (басқару командалары үшін),
UDP портына DNS сұраулары (аз TCP) 53,

тасымалдау қабаты

Тасымалдау деңгейінің хаттамалары кепілдендірілмеген хабарламаны жеткізу мәселесін шеше алады («хабарлама тағайындалған жерге жетті ме?»), Сондай-ақ деректердің дұрыс келуіне кепілдік береді. TCP/IP стекінде тасымалдау протоколдары деректердің қай қолданбаға арналғанын анықтайды.

Бұл деңгейде логикалық түрде бар автоматты маршруттау хаттамалары (өйткені олар IP үстінде жұмыс істейді) шын мәнінде желілік деңгей протоколдарының бөлігі болып табылады; мысалы, OSPF (IP ID 89).

TCP (IP ID 6) - «кепілдендірілген» тасымалдау механизміқосымшаны сенімді деректер ағынымен қамтамасыз ететін, алынған деректердің дұрыстығына сенімділік беретін, жоғалған жағдайда деректерді қайта сұрайтын және деректердің қайталануын болдырмайтын байланыс алдын ала орнатылған. TCP желідегі жүктемені реттеуге, сондай-ақ ұзақ қашықтыққа жіберілген кезде деректерді күту уақытын азайтуға мүмкіндік береді. Сонымен қатар, TCP алынған деректердің дәл сол реттілікпен жіберілетініне кепілдік береді. Бұл оның UDP-ден басты айырмашылығы.

UDP (IP идентификаторы 17) – қосылымсыз датаграмма протоколы. Хабарламаның адресатқа жеткізілуін тексеру мүмкін еместігі, сондай-ақ пакеттердің ықтимал араласуы мағынасында оны «сенімсіз» тасымалдау протоколы деп те атайды. Кепілдендірілген деректерді беруді қажет ететін қолданбалар TCP протоколын пайдаланады.

UDP әдетте бейне ағыны және ойын ойнау сияқты пакеттердің жоғалуына жол берілетін және қайталау қиын немесе негізсіз болатын қолданбаларда немесе қосылымды орнату Қайта жіберуге қарағанда көбірек ресурстарды қажет ететін шақыруға жауап беретін қолданбаларда (DNS сұраулары сияқты) пайдаланылады.

TCP және UDP екеуі де жоғарғы деңгей протоколын анықтау үшін порт деп аталатын санды пайдаланады.

желілік деңгей

Интернет деңгейі бастапқыда деректерді бір (ішкі) желіден екіншісіне тасымалдауға арналған. Жаһандық желі тұжырымдамасының дамуымен төменгі деңгей протоколдарына қарамастан кез келген желіден кез келген желіге тасымалдау үшін қабатқа қосымша мүмкіндіктер енгізілді, сонымен қатар қашықтағы жағынан деректерді сұрау мүмкіндігі, мысалы, ICMP протоколында (IP қосылымының диагностикалық ақпаратын тасымалдау үшін пайдаланылады) және IGMP (көп тарату ағындарын басқару үшін пайдаланылады).

ICMP және IGMP IP үстінде орналасқан және келесі – транспорттық деңгейге өтуі керек, бірақ функционалдық жағынан олар желілік деңгей протоколдары болып табылады, сондықтан оларды OSI үлгісіне енгізу мүмкін емес.

IP желілік протокол пакеттерінде пакеттен деректерді алу үшін келесі деңгей протоколын қолдану керек екенін көрсететін код болуы мүмкін. Бұл сан бірегей протокол IP нөмірі. ICMP және IGMP сәйкесінше 1 және 2 нөмірленеді.

Сілтеме қабаты

Сілтеме деңгейі деректер пакеттерінің қалай тасымалданатынын сипаттайды физикалық қабат, соның ішінде кодтау(яғни, деректер пакетінің басы мен соңын анықтайтын биттердің арнайы тізбегі). Ethernet, мысалы, пакет тақырыбының өрістерінде бұл пакет желідегі қандай машина немесе машиналарға арналғаны туралы нұсқауды қамтиды.

Байланыс деңгейінің протоколдарының мысалдары Ethernet, Wi-Fi, Frame Relay, Token Ring, ATM және т.б.

Байланыс деңгейі кейде 2 ішкі қабатқа бөлінеді - LLC және MAC.

Сонымен қатар, сілтеме қабаты деректерді беру ортасын (коаксиалды кабель, бұралған жұп, оптикалық талшық немесе радиоарна болсын), мұндай ортаның физикалық сипаттамаларын және деректерді беру принципін (арналарды бөлу, модуляция, сигнал амплитудасы, сигнал) сипаттайды. жиілігі, жіберуді синхрондау әдісі, кешігу реакциясы және максималды қашықтық).

Инкапсуляция

Инкапсуляция – жоғары деңгейлі пакеттерді (мүмкін басқа хаттама болуы мүмкін) мекен-жайды қоса алғанда, бірдей хаттаманың (төменгі деңгей) дестелеріне орау немесе ұя салу.

Мысалы, қолданбаға TCP көмегімен хабарлама жіберу қажет болғанда, келесі әрекеттер тізбегі орындалады (2-сурет):

2-сурет – Инкапсуляция процесі

біріншіден, қосымша арнайы деректер құрылымын толтырады, онда ол алушы туралы ақпаратты көрсетеді (желілік хаттама, IP мекенжайы, TCP порты);
хабарламаны, оның ұзындығы мен құрылымын қабылдаушы туралы ақпаратпен TCP протокол өңдеушісіне (транспорттық деңгей) береді;
TCP өңдеушісі сегментті құрайды, онда хабарлама деректер болып табылады, ал алушының TCP порты (сонымен бірге басқа деректер) тақырыптарда болады;
TCP өңдеушісі генерацияланған сегментті IP өңдегішіне (желі деңгейі) береді;
IP өңдеушісі жіберілген TCP сегментін деректер ретінде қарастырады және оның тақырыбымен префикс қояды (оның ішінде, атап айтқанда, сол қолданба деректер құрылымынан алынған алушының IP мекенжайы және жоғарғы хаттама нөмірі бар);
IP өңдеушісі алынған пакетті сілтеме деңгейіне береді, ол бұл пакетті қайтадан «шикі» деректер ретінде қарастырады;
сілтеме қабатының өңдеушісі, алдыңғы өңдегіштерге ұқсас, оның тақырыбын басына қосады (ол сонымен қатар жоғары деңгейлі протокол нөмірін көрсетеді, біздің жағдайда ол 0x0800 (IP)) және көп жағдайда соңғы бақылау сомасын қосады, осылайша жақтауды қалыптастыру;
содан кейін қабылданған кадр разрядтарды электрлік немесе оптикалық сигналдарға түрлендіретін және оларды тасымалдау ортасына жіберетін физикалық деңгейге беріледі.

Алушы жағында деректерді қаптамадан шығару және оны қолданбаға беру үшін декапсуляция деп аталатын кері процесс (төменнен жоғарыға) орындалады.

Қатысты ақпарат:

2015-2020 lektsii.org -

Көмегімен сеанс деңгейі (сеанс деңгейі)тараптар арасында диалог ұйымдастырылады, тараптардың қайсысы бастамашы, қай тарап белсенді және диалог қалай аяқталатыны белгіленеді.

Презентация қабаты төменгі деңгейлерге ақпаратты беру формасымен айналысады, мысалы, ақпаратты қайта кодтау немесе шифрлау.

Қолданбалы қабат бұл бірдей тапсырманы (бағдарламаны) жүзеге асыратын қашықтағы түйіндер арасында алмасатын хаттамалар жиынтығы.

Айта кету керек, кейбір желілер OSI моделі жасалғаннан әлдеқайда ерте пайда болды, сондықтан көптеген жүйелер үшін OSI моделінің деңгейлерінің сәйкестігі өте ерікті.

1.3. Интернет протоколының стегі

Интернет кез келген ақпаратты көзден алушыға тасымалдауға арналған. Ақпаратты тасымалдауға желінің әртүрлі элементтері қатысады (1.1-сурет) – терминалдық құрылғылар, коммутациялық құрылғылар және серверлер. Коммутациялық құрылғылардың көмегімен түйіндер топтары жергілікті желіге біріктіріледі, жергілікті желілер шлюздар (маршрутизаторлар) арқылы өзара байланысады. Коммутация құрылғыларында әртүрлі технологиялар қолданылады: Ethernet, Token Ring, FDDI және т.б.

Әрбір терминалдық құрылғы (хост) бір уақытта ең жоғары деңгейде орналасқан желілік қосымшалар (мамандандырылған бағдарламалар) түрінде бар бірнеше ақпаратты өңдеу процестеріне (сөйлеу, деректер, мәтін ...) қызмет көрсете алады; қосымшадан ақпарат төменгі деңгейлердегі ақпаратты өңдеу құралдарына түседі.

Әрбір түйінде қолданбаның тасымалдануы әр түрлі қабаттар арқылы дәйекті түрде шешіледі. Әрбір деңгей мәселенің өз бөлігін шешу үшін өз протоколдарын пайдаланады және ақпаратты дуплексті жіберуді қамтамасыз етеді. Тапсырмаларды беру тізбегі хаттамалар стегін құрайды. Ақпаратты тасымалдау процесінде әрбір түйін өзіне қажет протокол стегін пайдаланады. Суретте. 1.3 негізгі хаттамалардың толық сағын көрсетеді желі қосылымыИнтернетте.

Түйіндер, желі тұрғысынан, ақпарат көздері мен қабылдаушылары болып табылады. Төменгі төрт деңгей берілетін ақпарат түрінен ұжымдық түрде тәуелсіз. 4-деңгеймен байланысатын әрбір желілік қолданба бірегей порт нөмірі арқылы анықталады. Порт мәндері 0-ден 65535-ке дейін ауытқиды. Бұл ауқымда 0-1023 порт нөмірлері белгілі порттар үшін бөлінген, 1024-49151 порт нөмірлері мамандандырылған бағдарламалық жасақтаманы әзірлеушілермен пайдаланылады, 49152-65535 порт нөмірлері желілік қолданбаларға динамикалық түрде тағайындалады. сеанс кезінде пайдаланушылар. Стек порт нөмірлерінің сандық мәндері ішінде берілген.

Көлік (төртінші) қабат екі байланыс режимін қолдайды

– байланыс орнатумен және орнатусыз. Режимдердің әрқайсысы өзінің протокол нөмірімен (Protocol) сәйкестендіріледі. Интернет стандарттарында он алтылық кодта кодтау қабылданған. Бірінші режимді 6 протокол коды бар (он алтылық кодта - 0x06) және кепілдік берілген ақпаратты тасымалдау үшін қолданылатын TCP модулі қолданылады. Ол үшін әрбір жіберілген пакет реттік нөмірмен қамтамасыз етіледі және оны растау керек.

______________________________________________________________________________

қабылдаушы тарап оны дұрыс қабылдау туралы. Екінші режимді UDP модулі алушыға ақпаратты жеткізу кепілдігісіз пайдаланады (жеткізу кепілдігін қосымша қамтамасыз етеді). UDP протоколында 17 коды бар (он алтылық кодта - 0x11).

Қолданылған

Өкіл

сеанс

DHCP (порт=67/68)

Көлік

протокол=0x0059

протокол = 0x0002

протокол = 0x0001

Протокол түрі = 0x0806

Протокол түрі = 0x0800

		түтіктелген
	түтіктелген
түтіктелген		Физикалық
түтіктелген			Кабель, Ethernet бұралған жұп, оптикалық талшық
	Физикалық кабель, бұралған жұп, оптикалық талшық
Физикалық		Кабель, бұралған жұп, оптикалық талшық
Физикалық	Кабель, радио, талшық

Күріш. 1.3. Internet Basic Protocol Stack

______________________________________________________________________________

Желілік (үшінші) деңгей желі адресі арқылы желілер (байланыс деңгейінің интерфейстері) арасында пакеттер түріндегі ақпараттың қозғалысын қамтамасыз етеді. 3-деңгейдің протоколдар тобы протокол түрімен (ARP - 0x0806 түрі немесе IP - 0x0800 түрі) астыңғы қабаттар арқылы анықталады. Протокол-желі мекенжайы-порт нөмірін жұптастыру розетка деп аталады. Бір жұп розетка - жіберу және қабылдау - орнатылған қосылымды бірегей түрде анықтайды. Байланыс деңгейінен IP модуліне кіретін әрбір пакеттің тағайындалған мекенжайы пакетті өз қолданбасына жіберу немесе желі арқылы әрі қарай тасымалдау үшін басқа интерфейске жылжыту қажеттігін анықтау үшін талданады.

Екінші (арналық) деңгей әртүрлі технологияларды қолдану арқылы жергілікті желіде пакеттерді өңдейді: Ethernet, Token Ring, FDDI және т.б. Бірінші деңгей екілік кодтарды қолданылатын тасымалдау ортасына (металл кабель, талшықты-оптикалық байланыс желісі, радиоарна) ең қолайлы сызықтық кодтарға түрлендіруді қамтамасыз етеді.

1.3 БӨЛІМ ҮШІН СҰРАҚТАР

1. Байланыс деңгейінен келетін пакеттерді өңдеуге арналған желілік деңгей құралдары немен анықталады?

Жауап. Протокол түрі: ARP үшін 0x0806 және IP үшін 0x0800.

2. Желілік деңгейден келетін пакеттерді өңдеуге арналған тасымалдау деңгейінің құралы немен анықталады?

Жауап. Протокол нөмірі: TCP үшін 0x0006 және UDP үшін 0x0011.

3. Датаграммаларды өңдеуге арналған желілік қосымшаның түрін не анықтайды?

Жауап. Порт нөмірі.

4. Желілік қолданбалар үшін порт нөмірлерінің мысалдарын келтіріңіз.

Жауап: 80 порты HTTP, 23 порты TELNET, 53 порты DNS.

1.4. Интернетке кіру протоколдары

Интернетке кіру үшін PPP (Point-to-Point Protocol) жалпы атауымен протоколдар тобы қолданылады, оған мыналар кіреді:

1. Сілтемелерді басқару протоколы (LCP) хост-желіге қатынау сервері бөліміндегі сілтеме деңгейінде пакет алмасу параметрлерін келісуге арналған (атап айтқанда, аутентификация хаттамасының пакет өлшемі мен түрін келісу үшін).

2. Пайдаланушының заңдылығын орнату үшін аутентификация хаттамасы (атап айтқанда, Challenge Handshake Authentication Protocol – CHAP арқылы).

3. Желіні басқару протоколы (IP Control Protocol - IPCP) желілік байланыс параметрлерін конфигурациялауға арналған (атап айтқанда, тағайындау IP мекенжайлары).

Осыдан кейін IP протоколы бойынша ақпарат алмасу басталады.

Бұл хаттамалардың әрқайсысы кез келген тасымалдау ортасын пайдалана алады, сондықтан физикалық деңгейде PPP инкапсуляциялаудың көптеген жолдары бар. PPP-ті нүктеден нүктеге сілтемелерге инкапсуляциялау үшін процедураға ұқсас

HDLC.

HDLC (Жоғары деңгейлі деректер сілтемесін басқару процедурасы) сияқты процедураны қолданып кадр алмасу дуплексті кадр алмасуды қамтиды. Әрбір жіберілген кадрды растау керек, егер күту уақытында растау алынбаса, таратқыш қайта жібереді. Жақтау құрылымы күріште көрсетілген. 1.4. Фрейм өрістерін беру реті солдан оңға қарай. Жақтау өрістерінің мақсаты келесідей.

Ю.Ф.Қожанов, Колбанев М.О ИНТЕРФЕЙСТЕР ЖӘНЕ КЕЛЕСІ БҰРПАҚ ЖЕЛІЛЕРДІҢ ПРОТОКОЛДАРЫ

______________________________________________________________________________

Күріш. 1.4. HDLC кадр өрісінің құрылымы

Әрбір жіберілетін кадр 01111110 (0x7e) түріндегі разрядтық құрылымы бар "Ту" комбинациясымен (Flag) басталуы және аяқталуы керек. Дәл сол «Жалау» комбинациясын бір кадр үшін жабу және келесі кадр үшін ашу ретінде пайдалануға болады. Жақтау шекараларын анықтау үшін жалауша комбинацияларын қабылдаушы тарап анықтауы керек. Ақпараттың кодтан тәуелсіз берілуін қамтамасыз ету үшін кадрдың келесі өрістерінен қызметтік таңбаларға сәйкес келетін барлық комбинацияларды (мысалы, «Жалау» комбинациясы) алып тастау қажет.

IN Асинхронды режимде кадрдың барлық өрістері байт бойынша қалыптасады, әрбір байттың алдында «бастау» биті болады және «тоқтату» битімен аяқталады.

IN синхронды режим де қолданыладыбайтты енгізу немесе бит енгізу. Бірінші жағдайда 0x7e («Ту») байт тізбегі кадр өрістерінде 2 байтты 0x7d және 0x5e, 0x7d 0x7d және 0x5d, 0x03 0x7d және 0x23 арқылы ауыстырылады. Екінші жағдайда, кадрдың барлық өрістері қалыптасқаннан кейін әрбір кадрдың мазмұны «Жалау» комбинациялары арасында битпен сканерленеді және әрбір бес көршілес «бір» биттен кейін «нөл» биті енгізіледі. Қабылдауда кадрды декодтау кезінде кадрдың мазмұнын биттік сканерлеу «Жалау» комбинациялары арасында және әрбір бес көршілес «бір» биттен кейін «нөлдік» разрядты жою арқылы орындалады.

Мекенжай өрісінің (Мекенжай) тұрақты мәні 11111111 (0xff), ал басқару өрісінде (Басқару) 00000011 (0x03) мәні бар.

Протокол өрісі LCP протоколы үшін 0xc021, CHAP протоколы үшін 0xc223, IPCP үшін 0x8021 және IP протоколы үшін 0x0021 мәнін алады.

Ақпараттық өрісті толтыру хаттама түріне байланысты, бірақ оның ұзындығы 4 байттан кем болмауы керек.

Трансмиссиядағы тексеру тізбегі (Frame Check Sequence, FCS) a) жалаушалар арасындағы ақпаратты X16 және б) көбейткенде 2 модуль X16 + X12 + X5 + 1 генерациялаушы көпмүшелікке бөлінетіндей етіп құрылады, нәтиже 0xf0b8 тұрақты санына тең болады.

PSTN абонентіне Интернетке кіру процедурасы бірнеше кезеңнен тұрады. Бірінші қадам LCP протоколын пайдаланады (Protocol = 0xc021), ол

келесі форматты пайдаланады (1.5-сурет).

Күріш. 1.5. LCP кадр пішімі

Протокол өрісі 0xc021 мәнін қабылдайды. Әрбір хабарлама өзінің кодымен (Код), реттік нөмірімен (ID), ұзындығымен (Length) сипатталады. Хабарлама ұзындығы кодтан FCS-ке дейінгі барлық өрістерді қамтиды. Бір хабарлама бірнеше параметрді қамтуы мүмкін, олардың әрқайсысы параметр типімен сипатталады (Түр),

ұзындығы (Ұзындығы) және деректер (Күні).

(Configure-Nak), 04 - конфигурациядан бас тарту (Configure-Reject), 05 - тоқтату сұрауы (Terminate-Request), 06 - тоқтатуды растау (Terminate-Ack).

PSTN абонентінің Интернетке қол жеткізуін ұйымдастыру кезінде терминалдық құрылғы (Хост), желіге кіру сервері (NAS) және аутентификация, авторизация және есепке алу сервері (AAA) арасындағы өзара әрекеттестіктің толық диаграммасы суретте көрсетілген. 1.6.

______________________________________________________________________________

1.6-суретте хост бастапқыда MTU=300, PFC=7 параметрлері бар LCP протоколын (Protocol = 0xc021) пайдаланып қосылуды сұрағанын көрсетеді, бірақ олардың NAS кіру серверімен (Код=02) келіссөздері нәтижесінде параметрлері MTU=200 (MTU - максималды өлшембайттағы пакет), аутентификация протоколы - CHAP (Auth.prot=c223). Қысылған тақырып алмасуын (PFC=7) NAS кіру сервері қабылдамады (Код=04).

Түр = 3, IP мекенжайы = a.b.c.d, маска,

Протокол = 0xc021, код = 04,

Протокол = 0xc021, код = 01,

Түр=1, MTU=300

Протокол = 0xc021, код = 03,

Түр=1, MTU=200

Протокол = 0xc021, код = 01,

Түр=1, MTU=200

Протокол = 0xc021, код = 02,

Түр=1, MTU=200

Протокол = 0xc021, код = 01,

Протокол = 0xc021, код = 02,

Түр = 3, Auth.prot=0xc223, Алгоритм=5

Протокол = 0xc223, код = 01,

Протокол = 0xc223, код = 02,

Prot=UDP, коды=01,

Атауы=ABC, Мән=В

Auth=0, Attr=Name, Chall=V

Prot=UDP, коды=02,

IP-мекен-жайы=a.b.c.d , Маска,

Prot=UDP, код=05, Деректер

Протокол = 0x0021, ...

Протокол=0x0021, ...

Протокол = 0xc021, код = 05,

1994, Д.С.]. Аутентификация процедурасының мәні мынада: NAS хостқа V кездейсоқ санын жібереді, ал хост пайдаланушы енгізетін атауды (Аты) және құпия сөзді (Пароль) пайдаланып бұрын белгілі функциядан есептелген басқа W санын қайтарады. провайдерден сатып алынған Интернет картасынан компьютерге. Басқаша айтқанда, W=f(V, Name, Password). Шабуылдаушы (хакер) желі арқылы жіберілген V, Name және W мәндерін ұстай алады деп болжанады және ол f функциясын есептеу алгоритмін біледі. W қалыптасуының мәні бастапқы элементтердің (биттердің) кездейсоқ сан V әртүрлі жолдармен шабуылдаушыға белгісіз Құпия сөз элементтерімен «араласады». Содан кейін алынған шифр мәтіні екі байт модулін қосу арқылы қысылады. Мұндай түрлендіруді дайджест функциясы немесе хэш функциясы деп атайды, ал нәтиже дайджест деп аталады. Дайджест жасаудың нақты процедурасы MD5 алгоритмімен анықталады және мына бөлімде сипатталған. NAS AAA серверінен RADIUS протоколы арқылы W шын мәнін сұрап, оған Name және Challenge=V мәндерін жібереді. NAS-тен алынған V және Name мәндері мен оның дерекқорда бар Құпиясөз құпия сөзі негізінде AAA сервері сол алгоритмді пайдаланып W есептеп, оны NAS-қа жібереді. NAS хосттан және AAA серверінен алынған екі W мәнін салыстырады: егер олар сәйкес келсе, хостқа сәтті аутентификация хабары жіберіледі - Сәтті (Код=03).

Үшінші қадам - конфигурация желі параметрлері IPCP протоколы арқылы (aka PPP IPC, Protocol=0x8021). Хост желілік IP мекенжайлары үшін NAS сұрайды, ал NAS хост үшін пулдан (диапазон) IP мекенжайын бөледі (IP-мекен-жайы=a.b.c.d) және

сонымен қатар DNS серверінің IP мекенжайын хабарлайды (IP-мекен-жайы=e.f.g.h). RADIUS протоколы бойынша NAS

AAA серверіне есеп айырысу басталғаны туралы хабарлама жібереді (Код=04) және растауды алады (Код=05).

4-ші кезеңде пайдаланушы IP протоколы (Protocol = 0x0021) арқылы Интернетпен байланыс сеансын бастайды.

Сеанс аяқталғаннан кейін (5-қадам), пайдаланушы LCP протоколы арқылы NAS-қа қосылымды тоқтату туралы хабарламаны (Код=05) жібереді, NAS бұл хабарламаны (Код=06) мойындайды, AAA серверіне есепшоттың аяқталуы туралы хабарлама жібереді. және одан растау алады. Барлық құрылғылар бастапқы күйіне қайтарылады.

1.4 БӨЛІМ ҮШІН СҰРАҚТАР

1. МЖӘ хаттамалар тобының құрамы мен мақсатын атаңыз.

Жауап. LCP - пакет алмасу параметрлерін келіссөздер жүргізу үшін, CHAP - пайдаланушының заңдылығын орнату үшін, IPCP - IP мекенжайын тағайындау үшін.

2. PPP протоколы қателерді анықтауды және пакетті тапсырыс бойынша жеткізуді қамтамасыз ете ме?

Жауап. Қатені анықтау – иә, тапсырыс бойынша жеткізу – жоқ, бұл TCP протоколымен қамтамасыз етіледі.

3. Пайдаланушының аутентификация деректері қайда сақталады?

Жауап. Интернет картасында және AAA серверінде.

4. NAS серверімен байланыс орнатпас бұрын пайдаланушының IP мекенжайын алдын ала анықтау мүмкін бе?

Жауап: Жоқ. Сәтті аутентификациядан кейін NAS тағайындалған мекенжайлар ауқымынан тегін IP мекенжайын шығарады.

5. Интернетке қосылу құнын есепке алу үшін қандай әдістер қолданылады? Жауап: Әдетте абоненттік төлем немесе көлемдік төлем бар.

Розеткалардан құрылғы драйверлеріне дейін

Протоколдарға кіріспе

Желіге ресми кіріспе Open Systems Interconnection (OSI) үлгісіне қатысты болса да, негізгі Linux желілік стекіне бұл кіріспе Интернет үлгісі деп аталатын төрт деңгейлі үлгіні пайдаланады (1-суретті қараңыз).

Сурет 1. Желілік стектің интернет моделі

Стектің төменгі жағында сілтеме қабаты орналасқан. Сілтеме қабатысериялық сілтемелер немесе Ethernet құрылғылары сияқты бірнеше медиадан тұруы мүмкін физикалық деңгейге қол жеткізуді қамтамасыз ететін құрылғы драйверлеріне жатады. Арнаның үстінде желілік деңгей, ол пакеттерді тағайындалған жерге бағыттауға жауапты. Келесі деңгей шақырылады тасымалдаутең дәрежелі байланыстарға жауапты (мысалы, хост ішінде). Желілік деңгей хосттар арасындағы байланысты басқарады, ал көлік деңгейі сол хосттар ішіндегі соңғы нүктелер арасындағы байланысты басқарады. Ақырында, бар қолданбалы қабат, ол әдетте семантикалық болып табылады және жылжытылған деректерді түсінеді. Мысалы, гипермәтінді тасымалдау протоколы (HTTP) сервер мен клиент арасында веб-мазмұнға арналған сұраулар мен жауаптарды жылжытады.

Негізінде, желілік стек қабаттары көбірек танымал атаулармен жүреді. Байланыс деңгейінде сіз ең көп таралған жоғары жылдамдықты орта Ethernet табасыз. Ескі сілтеме қабатының протоколдарына сериялық желілік интернет протоколы (SLIP), қысылған SLIP (CSLIP) және нүктеден нүктеге протокол (PPP) сияқты сериялық протоколдар кіреді. Желілік деңгейдің ең кең тараған хаттамасы - Интернет протоколы (IP), бірақ басқа қажеттіліктерге қызмет ететін басқалары бар, мысалы, Интернетті басқару хабарының протоколы (ICMP) және мекенжайды шешу протоколы (ARP). Тасымалдау деңгейінде бұл Transmission Control Protocol (TCP) және User Datagram Protocol (UDP) болып табылады. Ақырында, қолданбалы деңгей бізге таныс көптеген протоколдарды қамтиды, соның ішінде HTTP, стандартты веб-протокол және SMTP (қарапайым поштаны тасымалдау протоколы), электрондық поштаны тасымалдау протоколы.

Желінің негізгі архитектурасы

Енді Linux желілік стекінің архитектурасына көшейік және оның Интернет моделін қалай жүзеге асыратынын көрейік. 2-сурет - Linux желілік стекінің жоғары деңгейлі көрінісі. Жоғарғы жағында пайдаланушы кеңістігі деңгейі немесе қолданбалы қабатЖелілік стек пайдаланушыларын анықтайтын A. Төменде физикалық құрылғылар, ол желілерге қосылуды қамтамасыз етеді (Ethernet сияқты сериялық немесе жоғары жылдамдықты желілер). ортасында немесе ядро кеңістігі, - осы мақаланың негізгі тақырыбы болып табылатын желілік ішкі жүйе. Сокет буферлері (sk_buffs) пакеттік деректерді көздер мен тағайындаулар арасында жылжыту үшін желілік стек арқылы ішкі өтеді. sk_buff құрылымы қысқаша көрсетіледі.

Сурет 2. Linux желілік стекінің жоғары деңгейлі архитектурасы

Алдымен сізге Linux желілік ішкі жүйесінің негізгі элементтеріне қысқаша шолу ұсынылады, егжей-тегжейлері келесі бөлімдерде. Жоғарғы жағында (2-суретті қараңыз) жүйелік шақыру интерфейсі деп аталатын жүйе орналасқан. Ол жай ғана пайдаланушы-кеңістік қолданбаларына ядроның желілік ішкі жүйесіне қол жеткізу жолын қамтамасыз етеді. Одан кейін негізгі транспорттық деңгей протоколдарымен жұмыс істеудің жалпы әдісін қамтамасыз ететін протоколдың агностикалық деңгейі келеді. Төменде Linux жүйесінде TCP, UDP және, әрине, IP протоколдарын қамтитын нақты протоколдар берілген. Келесі - жеке қол жетімді құрылғы драйверлеріне ортақ интерфейсті қамтамасыз ететін басқа тәуелсіз қабат, соңында сол драйверлердің өздері.

Жүйелік қоңырау интерфейсі

Жүйелік шақыру интерфейсін екі жолмен сипаттауға болады. Пайдаланушы желілік қоңырауды жасағанда, ол ядроға жүйелік шақыру арқылы мультиплексирленеді. Бұл ./net/socket.c ішіндегі sys_socketcall қоңырауы ретінде аяқталады, ол содан кейін шақыруды жоспарланған мақсатқа демуксациялайды. Жүйелік шақыру интерфейсінің тағы бір көрінісі желілік енгізу/шығару (I/O) үшін қалыпты файл операцияларын пайдалану болып табылады. Мысалы, қалыпты оқу және жазу операцияларын желілік ұяшықта орындауға болады (ол қалыпты файл ретінде файл дескрипторымен көрсетіледі). Сонымен, желіге тән операциялар болғанымен (розеткамен розетка жасау, оны connect бар дескриптормен байланыстыру және т.б.), қалыпты файлдар сияқты желі нысандарына қолданылатын стандартты файл операцияларының саны да бар. Соңында, жүйелік шақыру интерфейсі пайдаланушы-кеңістік қолданбасы мен ядро арасында басқаруды тасымалдау құралын қамтамасыз етеді.

Протоколға тәуелсіз интерфейс (Protocol agnostic интерфейсі)

Розетка деңгейі - бұл бірнеше түрлі хаттамаларды қолдау үшін стандартты функциялар жинағын қамтамасыз ететін хаттаманың агностикалық интерфейсі. Бұл деңгей қарапайым TCP және UDP протоколдарын ғана емес, сонымен қатар IP, raw Ethernet және Stream Control Transmission Protocol (SCTP) сияқты басқа тасымалдау протоколдарын қолдайды.

Желілік стек арқылы байланыс розетка арқылы жүзеге асады. Linux ұяшығының құрылымы linux/include/net/sock.h ішінде анықталған struct sock болып табылады. Бұл үлкен құрылым жеке ұяшық үшін барлық қажетті күйді қамтиды, соның ішінде ұяшық пайдаланатын арнайы хаттама және онда орындалатын операциялар.

Желілік ішкі жүйе қол жетімді хаттамалар туралы оның мүмкіндіктерін анықтайтын арнайы құрылымнан біледі. Әрбір протоколда proto деп аталатын құрылым бар (linux/include/net/sock.h ішінде орналасқан). Бұл құрылым розетка қабатынан тасымалдау қабатына дейін орындалатын жеке розетка операцияларын анықтайды (мысалы, розетка қалай жасалады, розетканың қосылымы қалай орнатылады, розетканы қалай жабу керек және т.б.).

Желілік протоколдар

Желілік протоколдар бөлімі қол жетімді жеке желі протоколдарын анықтайды (мысалы, TCP, UDP және т.б.). Олар күннің басында linux/net/ipv4/af_inet.c ішіндегі inet_init функциясында инициализацияланады (себебі TCP және UDP inet протоколдар тобына жатады). inet_init функциясы кірістірілген протоколдардың әрқайсысын proto_register функциясы арқылы тіркейді. Бұл функция linux/net/core/sock.c ішінде анықталған және протоколды белсенді тізімге қосудан басқа, қажет болса, бір немесе бірнеше тақта кэштерін бөле алады.

Жеке протоколдар linux/net/ipv4/ жүйесіндегі tcp_ipv4.c, udp.c және raw.c файлдарындағы протокол құрылымымен өзін қалай сәйкестендіретінін көре аласыз. Осы протокол құрылымдарының әрқайсысы өз әрекеттеріне кірістірілген протоколдарды тағайындайтын inetsw_array ішінде тип және протокол ретінде пайда болады. inetsw_array құрылымы және оның қатынастары 3-суретте көрсетілген. Осы массивтегі әрбір хаттама күннің басында inetsw жүйесінде inet_init ішінен inet_register_protosw шақыру арқылы инициализацияланады. inet_init функциясы сонымен қатар ARP, ICMP, IP модульдері және TCP және UDP модульдері сияқты әртүрлі inet модульдерін инициализациялайды.

Сурет 3. Интернет протоколының массивінің құрылымы

Сокет және протокол корреляциясы

Еске салайық, розетка жасалған кезде ол түрі мен протоколын көрсетеді, мысалы my_sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0) . AF_INET SOCK_STREAM ретінде анықталған ағын ұясы бар Интернет мекенжайлар тобын көрсетеді (мұнда inetsw_array ішінде көрсетілгендей).

Сокеттерге арналған деректер қозғалысы розетка буфері (sk_buff) деп аталатын негізгі құрылым арқылы өңделеді. sk_buff пакеттік деректер мен протокол стекінің бірнеше қабаттарын қамтитын күй деректерін қамтиды. Әрбір жіберілген немесе қабылданған пакет sk_buff арқылы көрсетіледі. sk_buff құрылымы linux/include/linux/skbuff.h ішінде анықталған және 4-суретте көрсетілген.

Сурет 4. Сокет буфері және оның басқа құрылымдармен байланысы

Көріп отырғаныңыздай, бірнеше sk_buff құрылымдары үшін бұл байланысбір-бірімен байланыстыруға болады. Олардың әрқайсысы пакет жіберілетін немесе қабылданатын құрылғының құрылымын (net_device) анықтайды. Әрбір пакет sk_buff ішінде ұсынылғандықтан, пакет тақырыптары көрсеткіштер жиынымен (th , iph және Media Access Control немесе MAC тақырыбы үшін mac) ыңғайлы түрде анықталады.sk_buff құрылымдары ұя деректерін ұйымдастыру үшін орталық болғандықтан, бірқатар қолдау функциялары sk_buff жасау, жою, клондау және кезекке қою функциялары бар.

Сокет буферлері берілген розетка үшін бір-бірімен байланысуға арналған және ақпараттың үлкен көлемін, соның ішінде протокол тақырыптарына, уақыт белгілеріне (пакет жіберілген немесе қабылданған кезде) және сәйкес құрылғыға сілтемелерді қамтиды.

Құрылғыдан тәуелсіз интерфейс (құрылғы агностикалық интерфейсі)

Протокол деңгейінің астында хаттамаларды әртүрлі мүмкіндіктері бар әртүрлі физикалық құрылғы драйверлеріне қосатын басқа тәуелсіз интерфейс деңгейі орналасқан. Бұл деңгей жоғары деңгейлі протокол стекімен өзара әрекеттесу үшін төмен деңгейлі желі құрылғылары пайдаланатын функциялардың стандартты жинағын қамтамасыз етеді.

Ең алдымен, құрылғы драйверлері register_netdevice немесе unregister_netdevice телефондарына қоңырау шалу арқылы ядроға тіркеліп, тіркеуден шыға алады. Қоңырау шалушы пәрмен алдымен net_device құрылымын толтырады, содан кейін оны тіркеуге жібереді. Ядро өзінің init функциясын шақырады (біреуі анықталған болса), бірнеше ақыл-ой тексерулерін орындайды, sysfs жазбасын жасайды, содан кейін жаңа құрылғыны құрылғылар тізіміне қосады ( байланыстырылған тізімядрода белсенді құрылғылар). net_device құрылымын linux/include/linux/netdevice.h ішінде табуға болады. Кейбір функциялар linux/net/core/dev.c.

dev_queue_xmit функциясы протокол деңгейінен құрылғыға sk_buff жіберу үшін пайдаланылады. Ол сәйкес құрылғы драйвері (net_device арқылы көрсетілген құрылғы немесе sk_buff ішіндегі sk_buff->dev көрсеткіші) арқылы ықтимал қайта жіберу үшін sk_buff кезегін қояды. Әзірлеуші құрылымда sk_buff тасымалдауын инициализациялау үшін драйвер функциясын сақтайтын hard_start_xmit деп аталатын әдіс бар.

Пакетті іздеу дәстүрлі түрде netif_rx арқылы орындалады. Төменгі деңгейдегі құрылғы драйвері пакетті алған кезде (арнайы sk_buff ішінде қамтылған), sk_buff netif_rx шақыруымен желі деңгейіне көтеріледі. Бұл функция sk_buff файлын netif_rx_schedule арқылы әрі қарай өңдеу үшін жоғарырақ протокол деңгейіне кезекке қояды. dev_queue_xmit және netif_rx функциялары linux/net/core/dev.c ішінде.

Соңында құрылғыдан тәуелсіз деңгеймен (dev) байланысу үшін ядроға жаңа қолданбалы бағдарлама интерфейсі (NAPI) енгізілді. Кейбір драйверлер оны пайдаланады, бірақ басым көпшілігі бұрынғыдай кадрды алу интерфейсін пайдаланады (шамамен бағалау жетіден алтауы). NAPI бере алады жақсырақ өнімділікәрбір кіріс кадрмен үзілістерді болдырмай, ауыр жүктемелер астында.

Құрылғы драйверлері

Желілік стектің төменгі жағында физикалық желі құрылғыларын басқаратын құрылғы драйверлері орналасқан. Бұл деңгейдегі құрылғылардың мысалдары SLIP драйвері болып табылады сериялық интерфейснемесе Ethernet құрылғысы арқылы Ethernet драйвері.

Инициализация кезінде құрылғы драйвері net_device құрылымына орын бөледі, содан кейін оны қажетті процедуралармен инициализациялайды. Олардың бірі dev->hard_start_xmit деп аталады, жоғарғы қабат тасымалдау үшін sk_buff кезегіне қалай тұру керектігін көрсетеді. Ол sk_buff арқылы өтті. Бұл функцияның жұмыс істеу жолы аппараттық құралға байланысты, бірақ әдетте sk_buff ішінде сипатталған бума «аппараттық сақина» (аппараттық сақина) немесе «кезек» (кезек) деп аталатындарға жылжытылады. Құрылғыдан тәуелсіз деңгейде сипатталғандай кадрдың келуі NAPI-үйлесімді желі драйвері үшін netif_rx немесе netif_receive_skb интерфейсін пайдаланады. NAPI драйвері негізгі жабдықтың мүмкіндіктеріне шектеулер қояды. Мәліметтер үшін бөлімді қараңыз.

Құрылғы драйвері әзірлеуші құрылымында интерфейстерін конфигурациялаған соң, register_netdevice шақыру оны пайдалану үшін қол жетімді етеді. Linux/drivers/net ішінде сіз арнайы драйверлерді таба аласыз желілік құрылғылар.

Ілгері жүру

Linux бастапқы коды - желілік құрылғы драйверлерін қоса алғанда, көптеген құрылғылар түрлері үшін драйвер дизайнын білудің тамаша тәсілі. Қолжетімді ядро API интерфейстерінің дизайны мен пайдалануындағы айырмашылықтарды табасыз, бірақ олардың әрқайсысы нұсқаулар ретінде немесе жаңа драйвер үшін бастапқы нүкте ретінде пайдалы болады. Желілік стектегі кодтың қалған бөлігі стандартты болып табылады және жаңа протокол қажет болғанша пайдаланылады. Бірақ сонда да TCP (ағынды хаттама үшін) немесе UDP (хабарламаға негізделген протокол үшін) іске асырулары жаңа әзірлеуді бастау үшін пайдалы үлгілер ретінде қызмет етеді.

TCP/IP

TCP/IP желілік протокол стегі 4 қабаттан тұрады:

Арна (Сілтеме).
Желі (Интернет).
Көлік (Транспорт).
Қолданбалы (қолданба).

Қолданбалы қабат

HTTP;
SMTP

Әрбір хаттама деректермен жұмыс істеудің өзіндік тәртібі мен принциптерін анықтайды.

Электрондық поштаны жіберу үшін пайдаланылады. SMTP операциясы қатарынан үш қадамды қамтиды:

Жіберушінің мекенжайын анықтау. Бұл хаттарды қайтару үшін қажет.
Алушы анықтамасы. Бұл қадамды бірнеше алушыларды көрсету кезінде бірнеше рет қайталауға болады.
Хабарламаның мазмұнын анықтаңыз және жіберіңіз. Хабарлама түрі туралы деректер қызмет ақпараты ретінде жіберіледі. Егер сервер пакетті қабылдауға дайындығын растаса, транзакцияның өзі орындалады.

Тақырып

тасымалдау қабаты

Мәліметтерді тасымалдау протоколдары:

Ең көп қолданылатын протокол. Ол кепілдік берілген деректерді тасымалдауға жауапты. Пакеттерді жіберу кезінде олардың бақылау сомасы, транзакция процесі бақыланады. Бұл жағдайға қарамастан ақпарат «қауіпсіз және қауіпсіз» болады дегенді білдіреді.

TCP немесе UDP?

Бұл хаттамалардың әрқайсысының өз ауқымы бар. Шығарманың ерекшеліктерімен логикалық түрде анықталады.

желілік деңгей

Желілік деңгей мыналарға жауап береді:

Жеткізу жолдарын анықтау.
Желілер арасында пакеттерді тасымалдау.
Бірегей мекенжайларды тағайындау.

Бұл деңгейдің ең танымал протоколы IP болып табылады.

IP мекенжайларының түрлері

Желілер IP мекенжайларының екі түрін пайдаланады:

Қоғамдық.
Жеке.

Жеке (Жеке) Интернетте пайдаланылмайды. Ғаламдық желіде мұндай адрестер бірегей емес. Мысалы, жергілікті желі. Әрбір құрылғыға желіде бірегей IP мекенжайы тағайындалады.

IPv4

Интернет протоколының ең көп қолданылатын нұсқасы. IPv6-дан бұрын. Жазба пішімі нүктелермен бөлінген төрт сегіз разрядты саннан тұрады. Ішкі желі маскасы бөлшек белгісі арқылы көрсетіледі. Адрес ұзындығы 32 бит. Көп жағдайда IP мекенжайы туралы айтатын болсақ, біз IPv4-ті айтамыз.

Жазу форматы: .

IPv6

Бұл нұсқа алдыңғы нұсқамен байланысты мәселелерді шешуге арналған. Адрес ұзындығы 128 бит.

Жазу мысалы: .

IPv6 мекенжайларының үш түрі бар:

Unicast.
кез келген тарату.
көп тарату.

Unicast - біркаст IPv6 түрі. Жіберілген кезде пакет тек сәйкес адресте орналасқан интерфейске жетеді.

Ішкі желі маскасы

Ішкі желі маскасы IP мекенжайынан ішкі желі мен хост нөмірін көрсетеді.

Ішкі желі және хост

Хост – желілік интерфейстің мекенжайы (желі картасы). Маска арқылы IP мекенжайынан анықталады. Мысалы: . Алғашқы үш октет ішкі желі болғандықтан, ол қалады. Бұл хост нөмірі.

Адресация

TCP/IP хаттамалар стекінде адрестеу үшін мекенжайлардың үш түрі қолданылады:

Жергілікті.
Желі.
Домен атаулары.

Бірінші деңгейлі домен нақты ақпаратты білдіреді. Жалпы (.org, .net) кез келген қатаң шекаралармен шектелмейді. Керісінше жағдай жергілікті (.us, .ru) болып табылады. Олар әдетте географиялық тұрғыдан байланысты.

DNS (домендік атаулар жүйесі) домендік атаулар мен жалпыға қолжетімді IP мекенжайы арасындағы сәйкестікті орнатады. Браузер жолында домен атауын теру кезінде DNS сәйкес IP мекенжайын анықтайды және құрылғыға есеп береді. Құрылғы оны өңдеп, веб-бет ретінде қайтарады.

Сілтеме қабаты

Ең көп таралған протоколдар:

ethernet.
WLAN.

Ethernet - ең кең таралған сымды LAN технологиясы.

WLAN – сымсыз технологияларға негізделген жергілікті желі. Құрылғылар физикалық кабельдік қосылымдарсыз өзара әрекеттеседі. Ең кең тараған әдістің мысалы - Wi-Fi.

Статикалық IPv4 мекенжайын пайдалану үшін TCP/IP конфигурациялануда

Динамикалық IPv4 мекенжайын пайдалану үшін TCP/IP конфигурациялау

Мәліметтерді тасымалдау әдістері

Деректер физикалық орта арқылы үш жолмен беріледі:

қарапайым.
жарты дуплекс.
толық дуплекс.

Симплексті байланыстың мысалдары:

Телехабар тарату.
GPS спутниктерінің сигналы.

Жартылай дуплекс - екі жақты байланыс. Дегенмен, белгілі бір уақытта сигналды тек бір түйін ғана жібере алады. Мұндай байланыс кезінде екі құрылғы бір арнаны бір уақытта пайдалана алмайды. Толық екі жақты байланыс физикалық мүмкін болмауы мүмкін немесе соқтығыстарға әкелуі мүмкін. Айтуларынша, олар тарату ортасы үшін қақтығысады. Бұл режим коаксиалды кабельді пайдаланған кезде қолданылады.

Жартылай дуплексті байланыстың мысалы ретінде сол жиіліктегі рация арқылы байланысуды айтуға болады.

Мысал - ұялы желі арқылы телефон арқылы сөйлесу.

TCP/IP және OSI

Физикалық (физикалық).
Арна (деректер сілтемесі).
Желі (Желі).
Көлік (Транспорт).
Сессия (сессия).
Атқарушы (Презентация).
Қолданбалы (қолданба).

Қазіргі уақытта бұл модельге тереңірек барудың қажеті жоқ, бірақ кем дегенде үстірт түсіну қажет.

Тасымалдау қабаты өзгеріссіз қалады. Бірдей функцияларды орындайды.

Желілік деңгей де өзгеріссіз. Дәл осындай тапсырмаларды орындайды.

Физикалық нақты физикалық байланысты білдіреді - электрлік сигналдар, қосқыштар және т.б. TCP/IP протоколының стекінде бұл екі қабатты бір қабатқа біріктіру туралы шешім қабылданды, өйткені екеуі де физикалық ортамен жұмыс істейді.

Интернетпен жұмысты ұйымдастыру үшін жеткілікті әртүрлі деңгейдегі хаттамалардың келісілген жиынтығы деп аталады протокол стегі. Әрбір деңгей үшін жоғарырақ деңгеймен әрекеттесу үшін сұрау функцияларының жиынтығы анықталады, ол шақырылады интерфейс. Екі машинаның өзара әрекеттесу ережелерін деңгейлердің әрқайсысына арналған процедуралар жиынтығы ретінде сипаттауға болады, олар деп аталады. хаттамалар.

Желілерде кеңінен қолданылатын көптеген протокол стектері бар. Бұл халықаралық және ұлттық стандарттар болып табылатын стектер және белгілі бір компанияның жабдықтарының кең таралуына байланысты кең тараған фирмалық стектер. Танымал хаттама стектерінің мысалдарына Novell компаниясының IPX/SPX стегі, Интернетте және UNIX операциялық жүйесіне негізделген көптеген желілерде қолданылатын TCP/IP стегі, Халықаралық стандарттар ұйымының OSI стегі, Digital Equipment Corporation компаниясының DECnet стегі және тағы басқалар жатады.

Протокол стектері үш деңгейге бөлінеді:

көлік;

қолданылған.

Желілік протоколдар

Желілік протоколдар келесі қызметтерді ұсынады: ақпаратты адрестеу және бағыттау, қателерді тексеру, қайта жіберуді сұрау және белгілі бір желі ортасында өзара әрекеттесу ережелерін орнату. Төменде ең танымал желілік протоколдар берілген.

DDP(DatagramDeliveryProtocol).AppleTalk қолданбасында қолданылатын Apple деректерін тасымалдау протоколы.

IP(Internet Protocol - Internet Protocol). Мекенжай мен маршруттау ақпаратын беретін TCP/IP стек протоколы.

IPX NWLink.NovelNetWare протоколындағы (InternetworkPacketeXchange) пакеттерді бағыттау және қайта жіберу үшін пайдаланылады.

NetBEUI(NetBIOSExtendedUserInterface - Кеңейтілген пайдаланушы интерфейсінегізгі желілік енгізу/шығару жүйесі) . IBM және Microsoft бірлесіп әзірлеген бұл протокол көлік қызметтерін қамтамасыз етеді NetBIOS.

Тасымалдау протоколдары

Тасымалдау протоколдары компьютерлер арасында деректерді сенімді тасымалдау үшін келесі қызметтерді ұсынады. Төменде ең танымал тасымалдау протоколдары берілген.

ATP(AppleTalkProtocol - AppleTalk Transaction Protocol) және NBP(NameBindingProtocol - Name Binding Protocol). AppleTalk сеансы және тасымалдау протоколдары.

NetBIOS (Негізгі желілік енгізу/шығару жүйесі) . NetBIOS Компьютерлер арасында байланыс орнатады және NetBEUIосы қосылым үшін деректер қызметтерін ұсынады.

SPX(SequencedPacketeXchange) NWLink.NovelNetWare протоколында деректерді жеткізуді қамтамасыз ету үшін пайдаланылады.

TCP(TransmissionControlProtocol).Деректерді сенімді жеткізуге жауапты TCP/IP стек протоколы.

Қолданбалы хаттамалар

Қолданба протоколдары қолданбалар арасындағы өзара әрекеттесу үшін жауап береді. Төменде ең танымал қолданбалы протоколдар берілген.

AFP(Apple Talk File Protocol - Apple Talk File Protocol) Протокол қашықтықтан басқару Macintosh файлдары.

FTP(Файлды тасымалдау протоколы). Файлдарды тасымалдау қызметтерін қамтамасыз ету үшін пайдаланылатын TCP/IP стек протоколы.

NCP(NetWare Core Protocol - NetWare Core Protocol). NovelNetWare клиентінің қабығы және қайта бағыттаушылары.

SNMP(SimpleNetworkManagementProtocol).Желі құрылғыларын басқару және бақылау үшін пайдаланылатын TCP/IP стек протоколы.

http(HyperTextTransferProtocol) – Гипермәтінді тасымалдау протоколы және басқа хаттамалар.

Internet Protocol Suite деректердің қалай пакеттелетінін, өңделуін, тасымалдануын, бағытталуын және қабылдануын анықтайтын түпкілікті байланысты қамтамасыз етеді. Бұл функция барлық қатысты хаттамаларды тартылған желілердің ауқымына сәйкес жіктейтін төрт абстракциялық деңгейге ұйымдастырылған. Ең төменгі деңгейден ең жоғары деңгейге дейін бұл бір желі сегментінде (байланыс) қалатын деректерге арналған байланыс әдістерін қамтитын байланыс деңгейі; тәуелсіз желілер арасындағы өзара байланысты қамтамасыз ететін интернет деңгейі; хосттар арасындағы коммуникацияларды өңдейтін транспорттық деңгей; және қолданбалар үшін процессаралық байланысты қамтамасыз ететін қолданбалы деңгей.

TCP/IP үлгісіндегі интернет архитектурасы мен хаттамаларын әзірлеуді IETF дизайнерлерінің ашық халықаралық қауымдастығы жүзеге асырады.

Оқиға

TCP/IP протоколының стегі 1972 жылы Винтон Серф бастаған әзірлеушілер тобымен NCP (Network Control Protocol) негізінде жасалған. 1976 жылы шілдеде Винт Серф пен Боб Кан бірінші рет TCP көмегімен үштен астам деректерді беруді көрсетті. әртүрлі желілер. Пакет келесі бағыт бойынша жүрді: Сан-Франциско - Лондон - Оңтүстік Калифорния университеті. Сапарының соңына қарай пакет бірде-бір бит жоғалтпай 150 000 миль жүрді. 1978 жылы Cerf, Jon Postel және Danny Cohan TCP-тен екі бөлек функцияны бөлуге шешім қабылдады: TCP және IP (ағылшынша Интернет протоколы,интернет протоколы). TCP хабарламаны датаграммаларға бөлуге және оларды түпкілікті тағайындалған жерге біріктіруге жауапты болды. IP жеке датаграммаларды жіберуге (қабылдағышпен) жауапты болды. Қазіргі интернет протоколы осылай дүниеге келді. Ал 1983 жылдың 1 қаңтарында ARPANET жаңа протоколға көшті. Бұл күн интернеттің ресми туған күні болып саналады.

TCP/IP стек қабаттары

TCP/IP протоколының стегі төрт қабаттан тұрады:

Бұл қабаттардағы хаттамалар OSI моделінің функционалдығын толығымен жүзеге асырады. IP желілеріндегі барлық пайдаланушы өзара әрекеттесуі TCP/IP протоколының стекіне салынған. Стек физикалық тасымалдау ортасынан тәуелсіз, ол, атап айтқанда, сымды және сымсыз желілер арасындағы толық мөлдір өзара әрекеттесуді қамтамасыз етеді.

TCP/IP моделінің деңгейлері бойынша хаттамаларды бөлу

Қолданылған
(Қолданбалы қабат)

мысалы: HTTP , RTSP , FTP , DNS

Көлік

тасымалдау қабаты

Желілік (интернет) қабаты

Сілтеме қабаты

Байланыс деңгейінде хаттамалар стегін жобалау кезінде шуды түзететін кодтау қарастырылады - байланыс арнасына шу мен кедергінің әсерінен деректердегі қателерді анықтауға және түзетуге мүмкіндік береді.

OSI моделімен салыстыру

OSI үлгісіндегі жоғарғы үш қабат, яғни қолданбалы деңгей, көрсетілім деңгейі және сеанс деңгейі тасымалдау деңгейінен жоғары тек қолданбалы қабаты бар TCP/IP үлгісінде бөлек ажыратылмайды. X.400 сияқты кейбір таза OSI протоколдық қолданбалары да оларды біріктіргенімен, TCP/IP хаттама стегі транспорттық қабат үстіне монолитті архитектураны енгізуі керек деген талап жоқ. Мысалы, NFS қолданбалы протоколы сыртқы деректерді ұсыну (XDR) протоколы арқылы жұмыс істейді, ол өз кезегінде қашықтан процедураны шақыру (RPC) протоколы арқылы жұмыс істейді. RPC сенімді деректерді тасымалдауды қамтамасыз етеді, осылайша ол UDP тасымалдауын барынша күш жұмсай отырып қауіпсіз пайдалана алады.

Әртүрлі авторлар TCP/IP үлгісін әртүрлі тәсілдермен түсіндірді және сілтеме деңгейі немесе бүкіл TCP/IP үлгісі мәселелерді қамтитынымен келіспейді. OSI қабаты 1-деңгей (физикалық деңгей) немесе аппараттық деңгей сілтеме қабатының астында болады деп есептеледі.

Бірнеше авторлар TCP/IP үлгісіне OSI үлгісінің 1 және 2 қабаттарын қосуға әрекет жасады, өйткені олар қазіргі заманғы стандарттарда (мысалы, IEEE және ITU) жиі аталады. Бұл көбінесе сілтеме деңгейі немесе желіге кіру деңгейі OSI үлгісінің 1 және 2 деңгейлеріне бөлінген бес деңгейлі модельге әкеледі.

IETF хаттамасын әзірлеу әрекеті қатаң жолақтарды қарастырмайды. Оның кейбір хаттамалары таза OSI үлгісіне сәйкес келмеуі мүмкін, дегенмен RFC кейде оған сілтеме жасайды және көбінесе ескі OSI қабатының нөмірлерін пайдаланады. IETF бірнеше рет Интернет протоколы мен архитектурасын әзірлеу OSI талаптарына сәйкес келмейтінін мәлімдеді. Интернет архитектурасына қатысты RFC 3439 «Зиянды деп саналатын қабат» деп аталатын бөлімді қамтиды.

Мысалы, OSI пакетінің сеанс және көрсетілім деңгейлері TCP/IP пакетінің қолданбалы деңгейіне енгізілген болып саналады. Сеанс деңгейінің функционалдығын HTTP және SMTP сияқты хаттамалардан табуға болады және Telnet және Session Initiation Protocol (SIP) сияқты хаттамаларда айқынырақ болады. Сеанс деңгейінің функционалдығы сонымен қатар TCP/IP жиынтығындағы тасымалдау деңгейін қамтитын TCP және UDP протоколының порт нөмірлерімен жүзеге асырылады. Презентация деңгейінің функциялары деректер алмасу кезінде MIME стандарты бар TCP/IP қолданбаларында жүзеге асырылады.

ISO 7498/4 Management Framework немесе ISO 8648 желілік деңгейдің ішкі ұйымы (IONL) сияқты үлгіге арналған қолданбалар қарастырылмаған кезде, қайшылықтар бастапқы OSI үлгісінде, ISO 7498-де де көрінеді. IONL және Management Framework құжаттарын қарау кезінде ICMP және IGMP желілік деңгей үшін деңгейді басқару протоколдары ретінде анықталады. Сол сияқты, IONL ARP және RARP сияқты "ішкі желіге тәуелді конвергенция нысандары" үшін негізді қамтамасыз етеді.

IETF хаттамалары рекурсивті түрде инкапсуляциялануы мүмкін, бұл General Routing Incapsulation (GRE) сияқты туннельдеу протоколдарымен дәлелденеді. GRE желілік деңгейде туннельдеу үшін OSI пайдаланатын механизмді пайдаланады. TCP/IP үлгісін OSI үлгісіне қалай сәйкестендіру керектігі туралы келіспеушіліктер бар, себебі модельдердегі қабаттар бірдей емес.

Сонымен қатар, OSI моделінде сілтеме және желілік деңгейлер арасында қосымша деңгей – «Интернет жұмысы» қолданылмайды. Даулы хаттаманың мысалы ретінде ARP немесе STP болуы мүмкін.

TCP/IP хаттамалары OSI үлгісіне дәстүрлі түрде сәйкес келеді:

OSI моделінің деңгейлері бойынша хаттамаларды бөлу

	TCP/IP	OSI
7	Қолданылған	Қолданылған	мысалы: HTTP , SMTP , SNMP , FTP , Telnet , SSH , SCP , SMB , NFS , RTSP , BGP
6		Өкілдік	мысалы, XDR , AFP , TLS , SSL
5		сеанс	мысалы, ISO 8327 / CCITT X.225, RPC , NetBIOS , PPTP , L2TP , ASP
4	Көлік	Көлік	мысалы TCP , UDP , SCTP , SPX , ATP , DCCP , GRE
3	желі	желі	мысалы ICMP , IGMP , CLNP , OSPF , RIP , IPX , DDP , ARP
2	түтіктелген	түтіктелген	мысалы, Ethernet, жетон сақинасы, HDLC , PPP , X.25 , кадр релесі , ISDN , ATM , SPB , MPLS
1	түтіктелген	Физикалық	мысалы, электр сымдары, радиобайланыс, талшықты-оптикалық сымдар, инфрақызыл сәулелену

Әдетте, TCP/IP стекінде OSI моделінің жоғарғы 3 қабаты (қолданба, көрсетілім және сеанс) бір қолданбаға біріктіріледі. Мұндай стек деректерді берудің бірыңғай хаттамасын қамтамасыз етпейтіндіктен, деректер түрін анықтау функциялары қолданбаға тасымалданады.

Техникалық әдебиеттерде TCP/IP моделінің сипаттамасы

Ескертпелер

OSI және TCP/IP үлгілері. osLogic.ru білім базасы
TCP/IP және OSI желілік модельдері. Cisco Learning
Васильев А.А., Телина И.С., Избачков Ю.С., Петров В.Н. Ақпараттық жүйелер: Жоғары оқу орындарына арналған оқулық. - Санкт Петербург. : Петр, 2010. - 544 б. - ISBN 978-5-49807-158-9.
Эндрю Кровчик, Винод Кумар, Номан Лагари және т.б.кәсіпқойларға арналған .NET желілік бағдарламалау / пер. ағылшын тілінен. В. Стрельцов. - М. : Лори, 2005. - 400 б. - ISBN 1-86100-735-3. - ISBN 5-85582-170-2.

Тасымалдау деңгейі (TL)желі арқылы пакеттерді тасымалдау ережелерін анықтайды. Тасымалдау деңгейі жеке пакеттердің соңына дейін жеткізілуін қадағалайды, бұл пакеттер арасындағы ешқандай тәуелділікті ескермейді (тіпті олар бір хабарламаға тиесілі болса да). Ол әрбір пакетке әрбір бөлік тиесілі сияқты қарайды бөлек хабарлама, бұл рас па, жоқ па. Тасымалдау деңгейінің хаттамалары барлық хабарламалардың тағайындалған жеріне бүтін жетуін және пакеттердің бастапқы тәртіпте болуын қамтамасыз етеді. Тасымалдау деңгейінде ақпаратты бұзуды бақылау және қателерді бақылау, сондай-ақ бүкіл көз – тағайындалған жол бойынша ағынды бақылау орындалады.

Көлік қабаты келесі тапсырмаларды орындайды:

Қызмет көрсету нүктесін адрестеу. Компьютерлер көбінесе бір уақытта бірнеше бағдарламаны іске қосады. Осы себепті көзден тағайындалған жерге жеткізу тек бір компьютерден екінші компьютерге ғана емес, сонымен қатар бір компьютердегі берілген процесстен (жұмыс істеп тұрған бағдарламадан) екінші компьютердегі берілген процеске (жұмыс істеп тұрған бағдарлама) жеткізуді білдіреді. Сондықтан тасымалдау деңгейінің тақырыбы қызмет көрсету нүктесі мекенжайы (немесе порт мекенжайы) деп аталатын мекенжай түрін қамтуы керек. Желілік деңгей әрбір пакетті компьютердің дұрыс мекенжайына жеткізеді; тасымалдау деңгейі сол компьютердегі дұрыс процеске толық хабарды жеткізеді.
Сегменттеу және қайта құрастыру. Хабар тасымалданатын сегменттерге бөлінген, әрбір сегмент реттік нөмірден тұрады. Бұл сандар тасымалдау деңгейіне тағайындалған жерге жеткеннен кейін хабарды дұрыс қайта жинауға және транзит кезінде жоғалған пакеттерді ауыстыруға мүмкіндік береді.
Қосылымды басқару. Тасымалдау деңгейі байланыссыз тасымалдау немесе қосылымға бағытталған тасымалдау – датаграмма режимі болуы мүмкін. Қосылымсыз тасымалдау деңгейі (алдын ала орнатылған виртуалды қосылым арқылы) әрбір сегментті тәуелсіз пакет ретінде өңдейді және оны тағайындалған машинадағы тасымалдау деңгейіне жеткізеді. Қосылымға бағытталған тасымалдау деңгейі пакеттерді жеткізу алдында алдымен тағайындалған компьютердегі тасымалдау деңгейімен байланысты орнатады. Барлық деректер тасымалданғаннан кейін қосылым аяқталады.
Байланыссыз режимде транспорттық деңгей бір датаграммаларды олардың сенімді жеткізілуіне кепілдік бермей жіберу үшін қолданылады. Қосылымға бағытталған режим деректерді сенімді жеткізу үшін пайдаланылады.
ағынды бақылау. Деректер байланысының деңгейі сияқты, тасымалдау деңгейі ағынды басқаруға жауап береді. Дегенмен, бұл деңгейде ағынды басқару басынан аяғына дейін жүзеге асырылады.
Қатені бақылау. Деректер байланысының деңгейі сияқты, тасымалдау деңгейі қателерді басқаруға жауап береді. Тасымалдау деңгейі толық хабардың қабылдау тасымалдау деңгейіне қатесіз (бұзылу, жоғалу немесе қайталау) жеткенін тексереді. Қатені түзету әдетте қайта жіберу арқылы жүзеге асырылады.

Сеанс деңгейі (SL)- желілік контроллер диалогы. Ол байланыс жүйелері арасындағы байланысты орнатады, қолдайды және үндестіреді.

Сеанс деңгейінің (Session Layer) көмегімен тараптар арасында диалог ұйымдастырылады, тараптардың қайсысы бастамашы, қай тарап белсенді және диалог қалай аяқталатыны бекітіледі.

Сеанс деңгейінің міндеттері:

Диалогты басқару. сеанс қабатыекі жүйенің диалогқа түсуіне мүмкіндік береді. Ол екі процесс арасында хабарлама алмасуға мүмкіндік береді. Бұл жағдайда режимдер мүмкін: не жартылай дуплексті (бір уақытта бір жол), не толық дуплексті (бір уақытта екі жол). Мысалы, терминал мен негізгі фрейм арасындағы сөйлесу жартылай дуплексті болуы мүмкін.
Синхрондау. сеанс қабатыпроцесске деректер ағынына бақылау нүктелерін (синхрондау нүктелерін) қосуға мүмкіндік береді. Мысалы, егер жүйе 2000 беттен тұратын файлды жіберсе, әрбір 100 беттік модульдің дербес қабылдануын және танылуын қамтамасыз ету үшін әрбір 100 беттен кейін бақылау нүктелерін енгізген жөн. Бұл жағдайда, 523-бетті жіберу кезінде бұзушылық орын алса, талап етілетін жалғыз бет және кейін қайта жіберіледі. жүйені қалпына келтіру- 501 бет (бесінші жүздің бірінші беті)

Презентация қабатытөменгі деңгейлерге ақпаратты беру формасымен айналысады, мысалы, ақпаратты қайта кодтау немесе шифрлау.

Презентация қабатының міндеттері:

Ақпаратты қайта кодтау. Екі жүйедегі процестер (бағдарламаларды іске қосу) әдетте ақпаратты символдық жолдар, сандар және т.б. түріндегі өзгертеді. Ақпаратты жіберу алдында биттік ағындарға өзгерту керек. Әртүрлі компьютерлер әртүрлі кодтау жүйелерін пайдаланатындықтан, презентация қабатыосы әртүрлі кодтау әдістерінің өзара әрекеттесуіне жауап береді. Презентация қабатытаратқышта ақпаратты таратқышқа тән пішіннен жалпы пішінге өзгертеді. Презентация қабатықабылдаушы компьютерде жалпы форматты оның қабылдағыш форматымен ауыстырады.
Шифрлау. Құпия ақпаратты жеткізу үшін жүйе құпияны қамтамасыз етуі керек. Шифрлау таратқыштың бастапқы ақпаратты басқа пішінге түрлендіруін және алынған хабарламаны желі арқылы жіберуін білдіреді. Хабарламаны бастапқы пішініне түрлендіру үшін шифрды шешу бастапқы процеске дәл қарама-қарсы болуы керек.
Қысу. Деректерді қысу ақпараттағы биттердің санын азайтады. Деректерді қысу әсіресе мәтін, аудио және бейне сияқты мультимедиялық құралдарды тасымалдауда маңызды болады.

Қолданба деңгейі (AL)бір тапсырманы (бағдарламаны) жүзеге асыратын қашықтағы түйіндер арасында алмасатын хаттамалар жиынтығы болып табылады. Қолданбалы қабатпайдаланушыға (адам немесе бағдарламалық қамтамасыз ету) желіге кіру. Ол пайдаланушы интерфейстерін және электрондық поштаны, қашықтан қол жеткізуді және қаражатты аударуды, жалпыға ортақ дерекқорды басқаруды және басқа да таратылатын ақпарат қызметтерін қолдауды қамтамасыз етеді.

Қолданбалы деңгей ұсынатын қызметтердің мысалдары:

Желілік виртуалды терминал. Желілік виртуалды терминал – пайдаланушыға қашықтағы хостқа кіруге мүмкіндік беретін физикалық терминалдың бағдарламалық нұсқасы. Ол үшін қолданба қашықтағы хостта терминалдың бағдарламалық модельдеуін жасайды. Пайдаланушының компьютері бағдарламалық терминалмен байланысады, ол өз кезегінде хостпен және керісінше. Қашықтағы хост бұл сілтемені өз терминалдарының біріне сілтеме ретінде анықтайды және кіруге рұқсат береді.
Файлдарды тасымалдау, қол жеткізу және басқару. Бұл қолданба деректерді өзгерту немесе оқу, жергілікті компьютерде пайдалану үшін қашықтағы компьютерден файлдарды алу және қашықтағы компьютердегі файлдарды басқару немесе басқару үшін пайдаланушыға қашықтағы хосттағы файлдарға қол жеткізуге мүмкіндік береді.
Пошта қызметтері. Бұл қолданба электрондық поштаны жіберу және сақтау үшін негізді қамтамасыз етеді.
Анықтамалық қызметтер. Бұл қолданба таратылған дерекқор көздерін және әртүрлі нысандар мен қызметтер туралы ғаламдық ақпаратқа қол жеткізуді қамтамасыз етеді.

Интернет протоколының стегі

Internet2 протоколының стегі OSI моделіне дейін жасалған. Сондықтан Интернет протоколының стекіндегі қабаттар OSI үлгісіндегі деңгейлерге сәйкес келмейді. Интернет протоколының стегі бес қабаттан тұрады: физикалық, деректер сілтемесі, желі, көлік және қолданбалы. Алғашқы төрт қабат физикалық стандарттарды, желілік интерфейсті, интернетпен жұмыс істеуді және OSI үлгісінің алғашқы төрт деңгейіне сәйкес тасымалдау функцияларын қамтамасыз етеді. OSI үлгісіндегі жоғарғы үш қабат Интернет протоколының стекінде суретте қолданбалы деңгей деп аталатын бір қабатпен ұсынылған. 1.3.

Күріш. 1.3.

ARP	Мекенжайды шешу хаттамасы	Мекенжайды анықтау хаттамасы
банкомат	Асинхронды тасымалдау режимі	Асинхронды тасымалдау режимі
BGP	Шекара шлюзінің хаттамасы	Шекараны бағдарлау протоколы
DNS	Домендік атаулар жүйесі	Домендік атаулар жүйесі
ethernet	ethernet желісі	Ethernet желісі
FDDI	Fiber Distributed Data Interface	Талшықты-оптикалық таратылған деректер интерфейсі
http	Гипермәтінді тасымалдау протоколы	Гипермәтінді тасымалдау протоколы
FTP	файлды тасымалдауПротокол	Файлдарды тасымалдау протоколы
ICMP	Интернетті басқару хабарламасының протоколы	Басқару хабарламасының протоколы
IGMP	Интернет тобын басқару протоколы	Интернет тобын (пайдаланушыны) басқару протоколы
IP	Интернет протоколы	Интернет протоколы
NFS	Желілік файлдық жүйе	Желіге кіру протоколы файлдық жүйелер
OSPF	Алдымен ең қысқа жолды ашыңыз	Ең қысқа арна таңдау протоколын ашыңыз
PDH	Плесиохронды цифрлық иерархия	Плесиохронды цифрлық иерархия
МЖӘ	Нүктеден нүктеге хаттама	Нүктеден нүктеге байланыс хаттамасы