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

Интернет протоколының негізгі 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. Бұл стектердің барлығы, SNA-дан басқа, төменгі деңгейлерде - физикалық және деректер сілтемесі - бірдей стандартталған Ethemet, Token Ring, FDDI және басқа да хаттамаларды пайдаланады, олар бірдей жабдықты барлық желілерде пайдалануға мүмкіндік береді. Бірақ қосулы жоғарғы деңгейлер x барлық стектер өз хаттамалары бойынша жұмыс істейді. Бұл хаттамалар көбінесе OSI үлгісімен ұсынылған деңгейлерге сәйкес келмейді. Атап айтқанда, сеанс пен көрсетілім деңгейлерінің 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 әзірледі, яғни олар мүмкіндігінше тез және тиімді жұмыс істей алады.

Маңызды нүктежелілік жабдықтың жұмысында, атап айтқанда желілік адаптер, хаттамаларды байланыстыру болып табылады. 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 алушымен байланыс орнату әрекеті кезінде кенеттен қате орын алса, келесі стектен хаттаманы пайдалануға ауысу автоматты түрде орын алады. Бұл жағдайда маңызды сәт - бұл байланыстыру тәртібі, өйткені ол әртүрлі стектерден бір немесе басқа хаттамаларды қолдануға әсер етеді.

Компьютерде қанша желілік адаптер орнатылғанына қарамастан, байланыстыру «бірден бірнешеге» немесе «бірнешеден біреуге» жүзеге асырылуы мүмкін, яғни бір протокол стегін бірден бірнеше адаптерге немесе бірнеше стектерді бір адаптерге байланыстыруға болады. .

NetWare – желілік операциялық жүйе және желіге қосылған клиенттік компьютерлермен әрекеттесу үшін осы жүйеде қолданылатын 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 жүйелермен салыстырғанда тиімділігі жоғары болғандықтан танымал болды. Бұл қазір ескірген технология.

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

1-деңгей – тасымалдау ортасы – OSI моделіндегі физикалық және деректер байланысы 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 өкілдік деңгейлерге сәйкес келеді:

* мәліметтерді ұсынуды бақылайды;

* 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 бүгінгі күні ең кең таралған және функционалды болып табылады. Ол кез келген көлемдегі жергілікті желілерде жұмыс істейді. Бұл стек негізгі стек болып табылады жаһандық желіҒаламтор. Стектік қолдау операциялық жүйесі бар 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 хаттамалар 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 стандартты деректерді беру хаттамаларын пайдаланады, бұл оны кез келген желіні қолданатын желілерде пайдалануға мүмкіндік береді. желілік технологияларжәне кез келген операциялық жүйесі бар компьютерлерде.

TCP/IP протоколы бастапқыда жаһандық желілерде пайдалану үшін жасалған, сондықтан ол өте икемді. Атап айтқанда, пакеттерді фрагменттеу мүмкіндігінің арқасында, байланыс арнасының сапасына қарамастан, кез келген жағдайда адресатқа жетеді. Сонымен қатар, IP протоколының болуының арқасында әртүрлі желі сегменттері арасында деректерді беру 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, олардың жұмысын қолдау көп уақытты алады. жүйелік әкімші. Лимончелли Т., Хоган К., Чейлап С. - Жүйе және желіні басқару. 2-ші басылым. 2009 жыл. 944с

IPX/SPX (Internetwork Packet Exchange/Sequenced Packet Exchange) хаттамалар стегі Novell компаниясына тиесілі және әзірленген. 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 бір-бірін тамаша толықтырады.

IPX протоколы желіні бағыттау ақпаратын пайдалана отырып, датаграммалар арқылы деректерді жібере алады. Дегенмен, табылған маршрут бойынша деректерді беру үшін алдымен жіберуші мен алушы арасында байланыс орнатылуы 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 арналған, сондықтан оны үлкен желілерде пайдалану тиімсіз: төмен жылдамдықты байланыс желілерінде хабар таратуды шамадан тыс пайдалануға жол берілмейді.

Физикалық және деректер байланысы деңгейлерінде OSI стегі Ethernet, Token Ring, FDDI протоколдарын, сонымен қатар LLC, X.25 және ISDN протоколдарын қолдайды, яғни ол стектен тыс әзірленген барлық танымал төменгі деңгейлі протоколдарды пайдаланады. , басқа стектердің көпшілігі сияқты. 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 қосылымға бағытталған және қосылмайтын желі қызметтері арасындағы айырмашылықтарды 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 қызметтерін және поштаны қамтамасыз етеді. Олардың ішінде ең танымалдары каталог қызметі (X.500 стандарты), электрондық пошта (X.400), виртуалды терминал хаттамасы (VTP), файлдарды жіберу, қол жеткізу және басқару (FTAM) хаттамасы, қайта жіберу және жұмысты басқару протоколы (JTM) болып табылады. .

Сәйкесінше IBM және Microsoft әзірлеген, осы компаниялардың өнімдерінде қолдануға бағытталған, өте танымал протокол стегі. 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-ші жылдарының ортасында әзірленді, бірақ көп ұзамай оның орнын 200-ден аспайтын компьютерлерден тұратын желілерде өте тиімді ақпарат алмасуға мүмкіндік беретін неғұрлым функционалды NetBEUI (NetBIOS Extended User Interface) протоколы алмастырды.

Компьютерлер арасында деректер алмасу үшін компьютерлер желіге қосылған кезде оларға динамикалық түрде тағайындалатын логикалық атаулар қолданылады. Бұл жағдайда атаулар кестесі желідегі әрбір компьютерге таратылады. Сондай-ақ ол деректерді бір уақытта бірнеше алушыға тасымалдауға мүмкіндік беретін топ атауларымен жұмыс істеуді қолдайды.

NetBEUI протоколының негізгі артықшылығы жылдамдық және өте төмен ресурс талаптары болып табылады. Бір сегменттен тұратын шағын желіде жылдам деректер алмасуды ұйымдастыру қажет болса, бұл үшін жақсырақ протокол жоқ. Сонымен қатар, орнатылған қосылым хабарламаны жеткізудің міндетті талабы болып табылмайды: егер байланыс болмаса, хаттама датаграмма әдісін пайдаланады, мұнда хабарлама алушы мен жіберушінің мекенжайымен жабдықталған және «ұшып кетеді» 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. Компьютерлер, желілер және телекоммуникациялық жүйелер Мәскеу 2009 ж. 292с

SMB (Server Message Block) протоколына келетін болсақ, ол үш ең жоғары деңгейде – сеанс, презентация және қолданбалы деңгейде желі жұмысын ұйымдастыру үшін қолданылады. Оны пайдаланған кезде файлдарға, принтерлерге және басқа желілік ресурстарға 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 береді. SMB протоколы әмбебап болып табылады және кез келген дерлік көлік протоколымен бірге жұмыс істей алады. , мысалы, TCP/IP және SPX.

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

IBM компаниясының SNA (System Network Architecture) протоколы үлкен компьютерлермен қашықтан байланысуға арналған және 7 қабаттан тұрады. SNA хост машина 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 (VTAM) негізінде жүзеге асырылады. VTAM барлық байланыс сілтемелері мен терминалдарды басқарады, әрбір терминалдың барлық қолданбалы бағдарламаларға қатынасы бар.

Бұл мақала TCP/IP үлгісінің негіздерін қарастырады. Жақсырақ түсіну үшін негізгі хаттамалар мен қызметтер сипатталған. Ең бастысы, уақытыңызды бөліп, әр нәрсені кезең-кезеңімен түсінуге тырысыңыз. Олардың барлығы бір-бірімен байланысты және бірін түсінбесе, екіншісін түсіну қиын болады. Мұнда қамтылған ақпарат өте үстірт, сондықтан бұл мақаланы «манекендерге арналған TCP/IP протоколының стегі» деп атауға болады. Дегенмен, мұнда көптеген нәрселерді түсіну қиын емес, олар бірінші көзқараста көрінуі мүмкін.

TCP/IP

TCP/IP стегі желіде деректерді тасымалдауға 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 хаттамалар стегінің 4 деңгейі бар:

Арна (Сілтеме).
Желі (Интернет).
Көлік.
Қолдану.

Қолданбалы қабат

Қолданбалы деңгей қолданбалы және хаттамалар стегінің басқа қабаттары арасында өзара әрекеттесу мүмкіндігін қамтамасыз етеді, кіріс ақпаратты талдайды және бағдарламалық қамтамасыз ету үшін қолайлы форматқа түрлендіреді. 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 пішіміндегі құжаттарды жібереді. Жеңілдетілген түрде жұмыс схемасы «клиент - сервер» ретінде ұсынылған. Клиент сұраныс жібереді, сервер оны қабылдайды, оны дұрыс өңдейді және соңғы нәтижені қайтарады.

Желі арқылы файлдарды тасымалдау үшін стандарт ретінде қызмет етеді. Клиент белгілі бір файлға сұраныс жібереді, сервер бұл файлды өзінің дерекқорынан іздейді және сәтті табылса, оны жауап ретінде жібереді.

Тасымалдау үшін қолданылады Электрондық пошта. SMTP операциясы үш ретті қадамдарды қамтиды:

Жіберушінің мекенжайын анықтау. Бұл хаттарды қайтару үшін қажет.
Алушы анықтамасы. Бұл қадамды бірнеше алушыларды көрсету кезінде бірнеше рет қайталауға болады.
Хабарлама мазмұнын анықтау және жіберу. Хабарлама түрі туралы деректер қызметтік ақпарат ретінде жіберіледі. Егер сервер пакетті қабылдауға дайындығын растаса, транзакцияның өзі аяқталады.

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. Енгізілген тақырып тек белгілі бір жолмен өңделуі мүмкін 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 барлық нәрсе төмен қарай жіберіледі.

Мәліметтерді тасымалдау протоколдары:

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

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

TCP немесе UDP?

Бұл хаттамалардың әрқайсысының өз ауқымы бар. Ол жұмыстың 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 қарапайымдылығында. 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. Деректердің ең кішкентай бөлігін жоғалту апатты салдарға әкелуі мүмкін. Бұл жағдайда жылдамдық қауіпсіздік сияқты маңызды емес.

Желілік деңгей

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

IP мекенжайы (Internet Protocol address) – құрылғының логикалық адресі. Құрылғының желідегі орны туралы ақпаратты қамтиды. Мысал енгізу: .

MAC мекенжайы (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 деңгейдегі ең танымал протокол IP болып табылады.

IP (Internet Protocol) - желіде адрестеу үшін арналған Интернет протоколы. Пакеттер алмасатын маршруттарды құру үшін қолданылады. Тұтастығын тексеру және растау құралдары жоқ. Жеткізу кепілдіктерін қамтамасыз ету үшін тасымалдау протоколы ретінде IP пайдаланатын TCP қолданылады. Бұл транзакцияның принциптерін түсіну TCP/IP хаттама стекінің жұмыс істеу негізінің көп бөлігін түсіндіреді.

IP мекенжайларының түрлері

Желілерде IP мекенжайларының екі түрі қолданылады:

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. Бұл мекенжай жалпы деп аталады.

Жеке (Жеке) Интернетте пайдаланылмайды. Ғаламдық желіде мұндай адрестер бірегей емес. Мысал - жергілікті желі. Әрбір құрылғыға берілген 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 мекенжайының атымен пайда болады.

IPv4

Интернет протоколының ең көп тараған нұсқасы. IPv6-дан бұрын. Жазу пішімі нүктелермен бөлінген төрт сегіз разрядты саннан тұрады. Ішкі желі маскасы бөлшек белгісі арқылы көрсетіледі. Адрес ұзындығы 32 бит. Жағдайлардың басым көпшілігінде, қашан туралы айтып отырмыз IP мекенжайы туралы біз IPv4 айтамыз.

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 - жылдамырақ Интернет байланысы. Себебі хаттаманың бұл нұсқасы мекенжайды аударуды қажет етпейді. Қарапайым маршруттау орындалады. Бұл арзанырақ, сондықтан Интернет ресурстарына қол жеткізу IPv4-ке қарағанда жылдамырақ қамтамасыз етіледі.

Мысал енгізу: .

IPv6 мекенжайларының үш түрі бар:

Unicast.
Кез келген трансляция.
Көп тарату.

Unicast — IPv6 unicast түрі. Жіберілген кезде пакет сәйкес адресте орналасқан интерфейске ғана жетеді.

Anycast IPv6 көп тарату мекенжайларына жатады. Жіберілген пакет ең жақын желі интерфейсіне өтеді. 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 ішкі желі мен хост нөмірін IP мекенжайынан анықтайды.

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

Толығырақ айтсақ, ішкі желі маскасын екілік санау жүйесінде келесідей көрсетуге болады: . Оның төрт сегіздігі бар және жазба «1» және «0» тұрады. Бірліктер санын қоссақ, жалпы «24» шығады. Бақытымызға орай, бір-бірден санаудың қажеті жоқ, өйткені бір октетте 8 мән бар. Оның үшеуі бірге толып, 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 келетіндей болады.

Шағын мысалды қарастырайық. IP мекенжайы және ішкі желі маскасы бар. Біз санаймыз және жазамыз: . Енді біз масканы IP мекенжайымен сәйкестендіреміз. 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 мәнінде біз аламыз.

Ішкі желі және хост

Ішкі желі логикалық бөлуге жауапты. Негізінде 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 кетеді. Бұл хост нөмірі.

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

Адресация

TCP/IP хаттамалар стекінде адрестеу үшін қолданылатын мекенжайлардың үш түрі бар:

Жергілікті.
Желі.
Домен атаулары.

MAC мекенжайлары жергілікті деп аталады. Олар Ethernet сияқты жергілікті желілік технологияларда адрестеу үшін қолданылады. TCP/IP контекстінде «жергілікті» сөзі олардың тек ішкі желі ішінде жұмыс істейтінін білдіреді.

TCP/IP протоколының стекіндегі желі мекенжайы IP мекенжайы болып табылады. Файлды жіберу кезінде оның тақырыбынан алушының мекенжайы оқылады. Оның көмегімен маршрутизатор хост нөмірін және ішкі желіні үйренеді және осы ақпарат негізінде соңғы түйінге маршрут жасайды.

Домендік атаулар – 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. Мұндай қиындықтарды болдырмау үшін «домендер» деп аталатын аймақтардан тұратын домендік атаулар қолданылады. Олар жоғары деңгейден төменге дейін қатаң иерархияда орналастырылған.

Бірінші деңгейлі домен білдіреді нақты ақпарат. Жалпы (.org, .net) ешқандай қатаң шекаралармен шектелмейді. Керісінше жағдай жергілікті жерлерде (.us, .ru). Олар әдетте локализацияланған.

Төмен деңгейлі домендер - бәрі де. Ол кез келген өлшемде болуы мүмкін және мәндердің кез келген санын қамтуы мүмкін.

Мысалы, «www.test.quiz.sg» дұрыс 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 корреспонденцияны орнатады домен атауларыжәне жалпыға ортақ IP мекенжайы. Браузерге домен атауын енгізген кезде, DNS сәйкес IP мекенжайын анықтайды және ол туралы құрылғыға хабарлайды. Құрылғы оны өңдеп, веб-бет ретінде қайтарады.

Деректер сілтемесі қабаты

Байланыс деңгейінде құрылғы мен физикалық тасымалдау ортасы арасындағы байланыс анықталады және 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 құрылғы параметрлерінде тікелей немесе желіге қосылған кезде автоматты түрде тағайындалады және тұрақты болып табылады.

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 біраз уақыт пайдаланылады, жалға беріледі, содан кейін өзгертіледі. Желіге қосылған кезде құрылғыға автоматты түрде тағайындалады.

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

Мәліметтерді тасымалдау әдістері

Деректер физикалық орта арқылы үш жолмен беріледі:

Симплекс.
Жартылай 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:

Телевизиялық хабар тарату.
GPS спутниктерінің сигналы.

Жартылай дуплекс - екі жақты байланыс. Дегенмен, бір уақытта тек бір түйін ғана сигнал жібере алады. Байланыстың бұл түрімен екі құрылғы бір арнаны бір уақытта пайдалана алмайды. Толық болуы физикалық мүмкін емес немесе соқтығыстарға әкелуі мүмкін. Айтуларынша, олар тарату ортасы үшін қақтығысады. Бұл режим коаксиалды кабельді пайдаланған кезде қолданылады.

Жартылай дуплексті байланыстың мысалы бір жиіліктегі рация арқылы байланыс болып табылады.

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

Дуплексті байланыстың мысалы ұялы желі арқылы телефон байланысы болып табылады.

TCP/IP және OSI

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

Физикалық.
Арна (деректер сілтемесі).
Желі.
Көлік.
Сеанс.
Тұсаукесер.
Қолдану.

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 қолданбалармен жұмыс істейді, сондықтан сіз бұл комбинацияның логикасын анық көре 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 деректерді байланыстыру деңгейі соңғы екі OSI деңгейіне сәйкес келеді. Мәліметтерді байланыстыру деңгейі физикалық орта арқылы деректерді беру хаттамаларын белгілейді.

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

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

1-сурет – Интернеттің жалпыланған диаграммасы

Интернет оған қосылған барлық компьютерлер арасында ақпарат алмасуды қамтамасыз етеді. Компьютердің түрі және ол қолданатын операциялық жүйе маңызды емес.

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

Желіге қосылған әрбір компьютердің өз мекен-жайы бар, ол арқылы абонент оны әлемнің кез келген нүктесінен таба алады.

Интернеттің маңызды ерекшелігі әртүрлі желілерді қосу кезінде ешқандай иерархия жасамайды - желіге қосылған барлық компьютерлер тең құқықтарға ие.

Тағы бір айрықша ерекшелігіИнтернет өте сенімді. Кейбір компьютерлер мен байланыс желілері сәтсіз болса, желі жұмысын жалғастыра береді. Бұл сенімділік Интернетте бірыңғай басқару орталығының жоқтығымен қамтамасыз етіледі. Кейбір байланыс желілері немесе компьютерлер істен шықса, хабарламалар басқа байланыс желілері арқылы берілуі мүмкін, өйткені ақпаратты берудің 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 жеткізушілер ірілерімен байланысады, олар өз кезегінде басқа жеткізушілермен байланысады.

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

Шындығында, пайдаланушылар мен Интернет-провайдерлер арасындағы айырмашылық өте ерікті. 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 түйіндері немесе сайттар деп аталады. , ағылшын тіліндегі сайт сөзінен, ол орын, орналасу деп аударылады. Интернет провайдерлерінде орнатылған хосттар пайдаланушыларға Интернетке қол жеткізуді қамтамасыз етеді. Ақпаратты беруге маманданған түйіндер де бар. Мысалы, көптеген фирмалар Интернетте өз өнімдері мен қызметтері туралы ақпаратты тарататын сайттар жасайды.

Ақпарат қалай тасымалданады? Интернетте екі негізгі ұғым қолданылады: мекенжайы және хаттама. Интернетке қосылған кез келген компьютердің өзінің бірегей мекенжайы болады. Пошталық мекенжай 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 бағытта жүруі мүмкін. Әрбір пакетте хабарлама жіберілетін компьютерде құжаттың дұрыс құрастырылуын қамтамасыз ететін өзіндік таңбалау бар.

Протокол дегеніміз не? Жоғарыда айтылғандай, протокол өзара әрекеттесу ережелері болып табылады. Мысалы, дипломатиялық хаттамада шетелдік қонақтарды қарсы алу немесе қабылдау өткізу кезінде не істеу керектігі жазылған. Желілік хаттама желіге қосылған компьютерлердің жұмыс істеу ережелерін де белгілейді. Стандартты протоколдар әртүрлі компьютерлерді «бір тілде сөйлеуге» мәжбүр етеді. Бұл әртүрлі операциялық жүйелермен жұмыс істейтін әртүрлі типтегі компьютерлерді Интернетке қосуға мүмкіндік береді.

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 нені басқарады мәліметтерді тасымалдау қалай жүзеге асады. IP протоколы - мекенжайы.Ол тиесілі желі деңгейіжәне анықтайды трансфер қайда жүзеге асырылады.

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

TCP хаттамасының мәнін түсіну үшін екі қатысушы бір уақытта ондаған ойын ойнайтын хат жазысу арқылы шахмат ойынын елестетуге болады. Әрбір қозғалыс ойын нөмірі мен қозғалыс нөмірін көрсететін жеке картаға жазылады. Бұл жағдайда бір пошта арнасы арқылы екі серіктес арасында ондаған қосылым бар (әр тарапқа бір). Бір физикалық қосылым арқылы қосылған екі компьютер бір уақытта бірнеше TCP қосылымдарын бірдей қолдай алады. Мысалы, екі аралық желі сервері бір уақытта екі бағытта бір байланыс желісі арқылы көптеген клиенттерден көптеген TCP пакеттерін бір-біріне бере алады.

Біз Интернетте жұмыс істегенде, содан кейін бір сингл телефон желісіБіз бір уақытта Америкадан, Австралиядан және Еуропадан құжаттарды қабылдай аламыз. Әрбір құжаттың пакеттері бөлек қабылданады, уақыт бойынша бөлінеді және олар түскен 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 біз TCP пакеттерін қажетті жұмыс орнына дәл жеткізу туралы айта алмаймыз. 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 санның ішінен оның ең жақын «көршілерінің» қайсысы пакетті алушыға «жақын» болуы үшін жіберу керектігін анықтай алатындай етіп ұйымдастырылған. Тасымалдаулардың шектеулі санының нәтижесінде TCP пакеті адресатқа жетеді.

«Жақын» сөзі белгілі бір себептермен тырнақшаға алынады. Бұл жағдайда географиялық «жақындық» бағаланбайды. Байланыс шарттары және өткізу қабілетісызықтар. Әр түрлі континенттерде орналасқан, бірақ жоғары өнімді ғарыштық байланыс желісі арқылы қосылған екі компьютер қарапайым телефон сымымен қосылған көрші ауылдардың екі компьютеріне қарағанда бір-біріне «жақынырақ» болып саналады. Нені «жақын» деп санайды, нені «ары қарай» деген сұрақтардың шешімі қарастырылады арнайы құралдар - маршрутизаторлар.Желідегі маршрутизаторлардың рөлін әдетте арнайы компьютерлер орындайды, бірақ олар да болуы мүмкін арнайы бағдарламалар, желінің 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 рет әзірленген және сипатталған отбасының ең маңызды екі протоколынан 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 қабат
тасымалдау қабаты
желілік деңгей (интернет деңгейі),
сілтеме қабаты.

Бұл деңгейлердің хаттамалары толығымен орындалады функционалдылық OSI үлгілері (1-кесте). IP желілеріндегі пайдаланушының барлық әрекеттесуі TCP/IP хаттамалар стекіне салынған. Стек физикалық деректерді тасымалдау ортасынан тәуелсіз.

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

Қолданбалы қабат

Қолданбалы деңгей желілік қолданбалардың көпшілігі жұмыс істейтін жер.

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

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

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

Тасымалдау қабаты

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

Бұл деңгейде логикалық түрде ұсынылған 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 механизміалдын ала орнатылған байланыс, қолданбаны сенімді деректер ағынымен қамтамасыз ету, алынған деректердің қатесіз екендігіне сенімділік беру, жоғалған жағдайда деректерді қайта сұрау және деректердің қайталануын жою. TCP желідегі жүктемені реттеуге, сондай-ақ алыс қашықтыққа жіберу кезінде деректердің кідірістерін азайтуға мүмкіндік береді. Сонымен қатар, TCP алынған деректердің дәл сол реттілікпен жіберілуін қамтамасыз етеді. Бұл оның UDP-ден басты айырмашылығы.

UDP (IP идентификаторы 17) байланыссыз деректер грамын жіберу протоколы. Ол сондай-ақ алушыға хабарламаның жеткізілуін тексеру мүмкін еместігі, сондай-ақ пакеттердің ықтимал араласуы мағынасында «сенімсіз» жіберу протоколы деп аталады. Кепілдендірілген деректерді беруді қажет ететін қолданбалар TCP протоколын пайдаланады.

UDP әдетте пакетті жоғалтуға болатын және қайталау қиын немесе негізсіз болатын бейне ағыны және компьютерлік ойындар сияқты қолданбаларда немесе қосылым жасау 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 концепциясының дамуымен төменгі деңгейлі хаттамаларға қарамастан кез келген желіден кез келген желіге жіберу үшін қабатқа қосымша мүмкіндіктер қосылды, сонымен қатар қашықтағы тараптан деректерді сұрау мүмкіндігі, мысалы ICMP протоколы (IP қосылымының диагностикалық ақпаратын жіберу үшін пайдаланылады) және IGMP (көп тарату ағындарын басқару үшін пайдаланылады).

ICMP және IGMP IP-ден жоғары орналасқан және келесі тасымалдау деңгейіне өтуі керек, бірақ функционалдық жағынан олар желілік деңгей протоколдары болып табылады, сондықтан OSI үлгісіне сәйкес келмейді.

IP желілік протокол пакеттерінде пакеттен деректерді алу үшін келесі деңгейдің қандай протоколы қолданылатынын көрсететін код болуы мүмкін. Бұл сан бірегей IP протоколының нөмірі. ICMP және IGMP сәйкесінше 1 және 2 нөмірленеді.

Деректер сілтемесі қабаты

Сілтеме деңгейі деректер пакеттерінің қалай тасымалданатынын сипаттайды физикалық қабат, соның ішінде кодтау(яғни, деректер пакетінің басы мен соңын анықтайтын биттердің арнайы тізбегі). Мысалы, Ethernet пакет тақырыбының өрістерінде 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.

Деректерді байланыстыру деңгейі кейде 2 ішкі деңгейге бөлінеді - LLC және MAC.

Сонымен қатар, деректерді байланыстыру деңгейі 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 жиілігі, жіберуді синхрондау әдісі, кешігу реакциясы және максималды қашықтық).

Инкапсуляция

Инкапсуляция – мекенжайды қоса алғанда, жоғары деңгейлі пакеттерді (әртүрлі протоколдар болуы мүмкін) бір хаттаманың (төменгі деңгей) пакеттеріне орау немесе 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 ұзындығын және құрылымын қабылдаушы туралы ақпаратпен TCP протокол өңдеушісіне (транспорттық деңгей) жібереді;
TCP өңдеушісі сегментті жасайды, онда хабарлама деректер болып табылады, ал тақырыптарда алушының TCP порты (сонымен бірге басқа деректер) бар;
TCP өңдеушісі генерацияланған сегментті IP өңдегішіне (желі деңгейі) береді;
IP өңдегіші TCP жіберілетін сегментті деректер ретінде қарастырады және оның тақырыбымен оның алдына шығады (атап айтқанда, сол қолданба деректер құрылымынан алынған алушының IP мекенжайы және хаттаманың жоғарғы нөмірі бар);
IP өңдеушісі алынған пакетті деректер сілтемесі деңгейіне жібереді, ол бұл пакетті қайтадан «шикі» деректер ретінде қарастырады;
алдыңғы өңдеушілерге ұқсас сілтеме деңгейінің өңдегіші басына өз тақырыбын қосады (ол сонымен қатар жоғарғы деңгейдегі 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.

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

Қатысты ақпарат:

2015-2020 lektsii.org -

Көмегімен Сеанс қабатытараптар арасында диалог ұйымдастырылады, тараптардың қайсысы бастамашы болып табылады, тараптардың қайсысы белсенді және диалог қалай аяқталғаны жазылады.

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 қабаттардың OSI моделіне сәйкестігі өте шартты болып табылады.

1.3. Интернет протоколының стегі

Интернет ақпараттың кез келген түрін көзден алушыға тасымалдауға арналған. Ақпаратты тасымалдауға әртүрлі желі элементтері (1.1-сурет) – терминалдық құрылғылар, коммутациялық құрылғылар және серверлер қатысады. Түйіндердің топтары коммутациялық құрылғылардың көмегімен жергілікті желіге біріктіріледі, жергілікті желілер шлюздар (маршрутизаторлар) арқылы өзара байланысқан. 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; Қолданбадан ақпарат ағындары төменгі деңгейдегі ақпаратты өңдеу құралдарына түседі.

Әрбір түйінде қолданбаның тасымалдануы әр түрлі деңгейлермен дәйекті түрде шешіледі. Әрбір деңгей мәселенің өз бөлігін шешу үшін өз хаттамаларын пайдаланады және ақпараттың дуплексті берілуін қамтамасыз етеді. Тапсырмалар тізбегі хаттамалар стегін құрайды. Ақпаратты тасымалдау процесінде әрбір түйін өзіне қажет протокол стегін пайдаланады. Суретте. 1.3 негізгі хаттамалардың толық стегін көрсетеді желі қосылымыИнтернетте.

Түйіндер, желі тұрғысынан, ақпарат көздері мен қабылдаушыларын білдіреді. 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 дейінгі диапазонды алады. Бұл диапазонда 0-1023 порт нөмірлері белгілі желілік қосымшалар үшін бөлінген, 1024-49151 порт нөмірлерін арнайы бағдарламалық жасақтаманы әзірлеушілер пайдаланады, 49152-65535 порт нөмірлері динамикалық. байланыс сеансының ұзақтығына желілік қолданбаларды пайдаланушыларға тағайындалады. Стек порт нөмірлерінің сандық мәндері берілген.

Көлік (төртінші) қабат екі байланыс режимін қолдайды

– байланыс орнатумен және байланыс орнатусыз. Әрбір режим өзінің протокол нөмірімен (Protocol) анықталады. Интернет стандарттары он алтылық кодтауды пайдаланады. Бірінші режимді TCP модулі қолданады, оның протокол коды 6 (он алтылық кодта - 0x06) және ақпараттың кепілді тасымалдануы үшін қолданылады. Ол үшін әрбір жіберілген пакет реттік нөмірмен қамтамасыз етіледі және оны растау керек

______________________________________________________________________________

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

Қолданылған

Өкіл

Сеанс

DHCP (порт = 67/68)

Көлік

Протокол = 0x0059

Протокол = 0x0002

Протокол = 0x0001

Протокол түрі = 0x0806

Протокол түрі = 0x0800

		Арна
	Арна
Арна		Физикалық
Арна			Кабель, Ethernet бұралған жұп, талшықты-оптикалық
	Физикалық кабель, бұралған жұп, талшықты-оптикалық
Физикалық		Кабель, бұралған жұп, талшықты-оптикалық
Физикалық	Кабель, радио, оптикалық талшық

Күріш. 1.3. Интернет протоколының негізгі стегі

______________________________________________________________________________

Желілік (үшінші) деңгей желі адресі арқылы желілер (байланыс деңгейінің интерфейстері) арасында пакеттер түріндегі ақпараттың қозғалысын қамтамасыз етеді. 3-деңгейдің протоколдар тобы протокол түрі бойынша негізгі қабаттармен анықталады (ARP - 0x0806 түрі немесе IP - 0x0800 түрі). «Протокол – желі адресі – порт нөмірі» комбинациясы розетка деп аталады. Бір жұп розетка - беру және қабылдау - орнатылған қосылымды бірегей түрде анықтайды. Байланыс деңгейінен IP модуліне келетін әрбір пакеттің тағайындалған мекенжайы пакетті келесі бағытқа жіберу керек екенін түсіну үшін талданады: өз қолданбасына немесе желі арқылы әрі қарай тасымалдау үшін басқа интерфейске ауыстырылады.

Екінші (байланыс) 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. Деректер байланысы деңгейінен келетін пакеттерді өңдеуге арналған желілік деңгей мүмкіндіктерін не анықтайды?

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

2. Желілік деңгейден келетін тасымалдаушы деңгейдің пакеттерді өңдеу құралы немен анықталады?

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

3. Датаграммаларды өңдеуге арналған желілік қосымшаның түрін не анықтайды?

Жауап. Порт нөмірі.

4. Желілік қолданбалар үшін порт нөмірлерінің мысалдарын келтіріңіз.

Жауап: Порт 80 – HTTP, порт 23 – TELNET, порт 53 – 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 кіру сервері бөліміндегі сілтеме деңгейінде пакет алмасу параметрлерін үйлестіруге арналған (атап айтқанда, пакет өлшемі мен аутентификация хаттамасының түрін үйлестіру үшін).

2. Пайдаланушының заңдылығын орнату үшін аутентификация хаттамасы (әсіресе, Challenge Handshake Authentication Protocol - CHAP арқылы).

3. Желі алмасу параметрлерін конфигурациялауға арналған желіні басқару протоколы (IP Control Protocol - IPCP) (атап айтқанда, тағайындау IP мекенжайлары).

Осыдан кейін ақпарат алмасу IP протоколы арқылы 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 екі жақты кадр алмасуды қамтиды. Әрбір жіберілген кадрды растау керек; егер күту уақытында растау болмаса, таратқыш жіберуді қайталайды. Жақтау құрылымы суретте 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 басталып, аяқталуы керек. Бір жалауша комбинациясын бір кадр үшін жабу және келесі кадр үшін ашу ретінде пайдалануға болады. «Жалау» комбинацияларын жақтау шекараларын анықтау үшін қабылдаушы тарап анықтауы керек. Ақпараттың кодтан тәуелсіз берілуін қамтамасыз ету үшін кадрдың келесі өрістерінен қызметтік таңбалармен сәйкес келетін барлық комбинацияларды алып тастау қажет (мысалы, «Жалау» комбинациясы).

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

IN синхронды режим де қолданыладыбайт кірістіру немесе бит кірістіру. Бірінші жағдайда 0x7e («Жалау») байт тізбегі кадр өрістерінде 2 байтты 0x7d және 0x5e, 0x7d 0x7d және 0x5d, 0x03 0x7d және 0x23 ретімен ауыстырылады. Екінші жағдайда, кадрдың барлық өрістері қалыптасқаннан кейін «Жалау» комбинациялары арасында әрбір кадрдың мазмұнын биттік сканерлеу орындалады және әрбір бес көршілес «бірден» кейін «нөл» биті енгізіледі. ” бит. Қабылдауда кадрды декодтау кезінде «Жалау» комбинациялары арасында кадрдың мазмұнын биттік сканерлеу орындалады және әрбір бес көршілес «бір» биттен кейін «нөл» биті жойылады.

Мекенжай өрісінің тұрақты мәні 11111111 (0xff), ал Басқару өрісінің тұрақты мәні 00000011 (0x03) болады.

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 Frame Check Sequence (FCS) a) жалаушалар арасындағы ақпаратты X16 және b) 2 модулін кейінгі бөлу X16 + X12 + X5 + 1 генерациялайтын көпмүшелікке көбейткенде, нәтиже келесіге тең болатындай етіп құрылады. тұрақты саны 0xf0b8.

PSTN абонентінің Интернетке кіру процедурасы бірнеше кезеңнен тұрады. Бірінші кезеңде LCP протоколы қолданылады (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) және ұзындығымен (Length) сипатталады. Хабарлама ұзындығы кодтан FCS-ке дейінгі барлық өрістерді қамтиды. Бір хабарлама бірнеше параметрді қамтуы мүмкін, олардың әрқайсысы параметр түрімен сипатталады (Түрі),

ұзындығы (Ұзындығы) және деректер (Күні).

(Configure-Nak), 04 – конфигурациядан бас тарту (Configure-Reject), 05 – ажырату сұрауы (Terminate-Request), 06 – ажырату растауы (Terminate-Ack).

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

______________________________________________________________________________

1.6-суреттен көруге болады, бастапқыда хост LCP протоколы арқылы (Protocol = 0xc021) MTU=300, PFC=7 параметрлерімен қосылуды сұрады, бірақ олардың NAS кіру серверімен үйлестіру нәтижесінде (Код=02) ), параметрлері MTU=200 (MTU - максималды өлшембайттағы пакет), аутентификация протоколы – CHAP (Auth.prot=c223). NAS кіру серверімен қысылған тақырыптар алмасуы (PFC=7) қабылданбады (Код=04).

Түр = 3, IP-адрес = 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, DS]. Аутентификация процедурасының мәні мынада: NAS хостқа V кездейсоқ санын жібереді, ал хост пайдаланушы компьютерге компьютерге енгізетін Name және Password көмегімен бұрын белгілі функциямен есептелген басқа W санын қайтарады. Интернет картасы провайдерден сатып алынған. 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». Алынған шифр мәтіні екі байт модулін қосу сияқты қысылады. Бұл түрлендіру дайджест функциясы немесе хэш функциясы деп аталады, ал нәтиже дайджест болып табылады. Дайджестті құрудың нақты тәртібі MD5 алгоритмімен анықталады және сипатталған. NAS RADIUS протоколын пайдалана отырып, AAA серверінен W шын мәнін сұрайды, оған Name және Challenge=V мәндерін жібереді. AAA сервері NAS-тен алынған V және Name мәндеріне және дерекқордағы Құпия сөзге негізделген, W-ті есептеу және оны NAS-қа жіберу үшін бірдей алгоритмді пайдаланады. NAS хосттан және AAA серверінен алынған екі W мәнін салыстырады: егер олар сәйкес болса, хостқа сәтті аутентификация туралы хабарлама жіберіледі - Сәтті (Код=03).

Үшінші кезеңде конфигурация орын алады желі параметрлері IPCP протоколы арқылы (aka PPP IPC, Protocol=0x8021). Хост NAS жүйесінен желілік IP мекенжайларын сұрайды және NAS пулдан (диапазон) хост үшін 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 арқылы NAS

зарядтаудың басталуы туралы AAA серверіне 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 қосылымның сәтсіздігі туралы хабарлама жібереді (Код=05), NAS бұл хабарламаны растайды (Код=06), зарядтаудың аяқталуы туралы хабарламаны келесіге жібереді AAA серверіне кіріп, одан растауды алады. Барлық құрылғылар бастапқы күйіне қайтарылады.

1.4 БӨЛІМ ҮШІН СҰРАҚТАР

1. МЖӘ хаттамалары тобының құрамы мен мақсатын атаңыз.

Жауап. LCP – пакеттік алмасу параметрлерін келісу үшін, CHAP – пайдаланушының заңдылығын орнату үшін, IPCP – IP мекенжайын тағайындау үшін.

2. PPP қателерді анықтауды және пакеттерді ретті жеткізуді қамтамасыз ете ме?

Жауап. Қатені анықтау – иә, ретті 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 анықтау мүмкін бе?

Жауап: Жоқ. Сәтті аутентификациядан кейін NAS бөлінген мекенжайлар ауқымынан тегін IP мекенжайын береді.

5. Интернетке қосылу құнын есепке алу үшін қандай әдістер қолданылады? Жауап: Әдетте абоненттік төлем немесе алынған көлемі үшін ақы алынады

Розеткалардан құрылғы драйверлеріне дейін

Протоколдарға кіріспе

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

Сурет 1. Желілік стектің интернет моделі

Стектің төменгі жағында деректер байланысының деңгейі орналасқан. Деректер сілтемесі 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 байланысқа жауапты (мысалы, хост ішінде). Желілік деңгей хосттар арасындағы байланысты басқарады, ал көлік деңгейі сол хосттар ішіндегі соңғы нүктелер арасындағы байланысты басқарады. Ақыры 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 неғұрлым танымал атаулармен өтеді. Деректер сілтемесі 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 көп тараған протоколы Интернет протоколы (IP) болып табылады, бірақ Интернетті басқару хабарының протоколы (ICMP) және мекенжайды шешу протоколы (ARP) сияқты басқа қажеттіліктерге қызмет ететін басқалары бар. Тасымалдау деңгейінде бұлар Transmission Control Protocol (TCP) және User Datagram Protocol (UDP). Ақырында, қолданбалы деңгей бізге таныс көптеген протоколдарды қамтиды, соның ішінде HTTP, стандартты веб-протокол және SMTP (Simple Mail Transfer Protocol), электрондық поштаны тасымалдау протоколы.

Желінің негізгі архитектурасы

Енді Linux желілік стекінің архитектурасына көшейік және оның Интернет моделін қалай жүзеге асыратынын көрейік. 2-суретте Linux желілік стекінің жоғары деңгейлі көрінісі көрсетілген. Жоғарғы жағында пайдаланушы кеңістігі деңгейі немесе қолданбалы қабат, ол желі стекінің пайдаланушыларын анықтайды. Төменде физикалық құрылғыларжелілерге (Ethernet сияқты сериялық немесе жоғары жылдамдықты желілер) қосылу мүмкіндігін қамтамасыз етеді. Орталықта немесе ішінде ядро кеңістігі, осы мақаланың негізгі тақырыбы болып табылатын желілік ішкі жүйе. Желілік стектің сервері арқылы іске қосу пакеттік деректерді көздер мен тағайындаулар арасында жылжытатын сокет буферлері (sk_buffs) болып табылады. sk_buff құрылымы қысқаша көрсетіледі.

Сурет 2. Linux желілік стекінің жоғары деңгейлі архитектурасы

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

Жүйелік қоңырау интерфейсі

Жүйелік қоңырау интерфейсін екі тұрғыдан сипаттауға болады. Пайдаланушы желілік қоңырауды жасағанда, ол ядроға жүйелік шақыру арқылы мультиплексирленеді. Бұл ./net/socket.c ішіндегі sys_socketcall қоңырауы ретінде аяқталады, ол кейін шақыруды жоспарланған мақсатқа мультиплексирлейді. Жүйені шақыру интерфейсінің тағы бір перспективасы желілік енгізу/шығару (енгізу/шығару) 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 (розеткаға шақыру арқылы розетка жасау, оны қосылуға шақыру бар тұтқамен байланыстыру және т.б.), сонымен қатар желілік нысандарға қолданылатын стандартты файл операциялары да бар. олар кәдімгі файлдар болды. Ақырында, жүйелік шақыру интерфейсі пайдаланушы-кеңістік қолданбасы мен ядро арасындағы басқаруды тасымалдау құралын қамтамасыз етеді.

Протоколдың агностикалық интерфейсі

Розетка деңгейі - бұл бірнеше түрлі хаттамаларды қолдау үшін стандартты функциялар жинағын қамтамасыз ететін хаттаманың агностикалық интерфейсі. Бұл деңгей әдеттегі 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 жүйесіндегі ұяшық құрылымы linux/include/net/sock.h ішінде анықталған struct sock болып табылады. Бұл үлкен құрылым жеке ұяшық үшін барлық қажетті күйді, соның ішінде ұяшық пайдаланатын арнайы протоколды және онда орындалатын операцияларды қамтиды.

Желілік ішкі жүйе қол жетімді хаттамалар туралы оның мүмкіндіктерін анықтайтын арнайы құрылымнан біледі. Әрбір хаттамада proto деп аталатын құрылым бар (linux/include/net/sock.h ішінде табылған). Бұл құрылым розетка қабатынан тасымалдау қабатына дейін орындалатын жеке розетка операцияларын анықтайды (мысалы, розетка қалай жасалады, розеткаға қосылымды орнату, розетканы қалай жабу 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 протоколдардың inet тобында). inet_init функциясы proto_register функциясын пайдаланатын кірістірілген протоколдардың әрқайсысын тіркейді. Бұл функция linux/net/core/sock.c ішінде анықталған және жарамдылар тізіміне протокол қосудан басқа, қажет болса, ол бір немесе бірнеше тақта кэштерін бөле алады.

Жеке хаттамалардың linux/net/ipv4/ ішіндегі tcp_ipv4.c, udp.c және raw.c файлдарындағы протокол құрылымы арқылы өзін қалай анықтайтынын көруге болады. Осы протокол құрылымдарының әрқайсысы кірістірілген протоколдарды олардың әрекеттеріне тағайындайтын inetsw_array-ге тип және протокол ретінде салыстырылады. inetsw_array құрылымы және оның қосылымдары 3-суретте көрсетілген. Осы массивтегі әрбір хаттама күннің басында inetsw тілінде 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 протоколы массивінің құрылымы

Сокет және протокол корреляциясы

Еске салайық, розетка жасалған кезде ол түрі мен протоколын анықтайды, 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).

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

Сурет 4. Розетка буфері және оның басқа құрылымдармен байланыстары

Көріп отырғаныңыздай, бірнеше sk_buff құрылымдары үшін осы байланыстыңбір-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 (MAC) тақырыбына арналған mac арқылы ыңғайлы түрде анықталады. sk_buff құрылымдары ұя деректерін ұйымдастыру үшін орталық болғандықтан, сан қолдау функцияларының саны: sk_buff кезегін жасау, жою, клондау және басқару функциялары бар.

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

Құрылғының агностикалық интерфейсі

Протокол деңгейінің астында хаттамаларды әртүрлі мүмкіндіктері бар әртүрлі физикалық құрылғы драйверлерімен байланыстыратын басқа тәуелсіз интерфейс деңгейі орналасқан. Бұл деңгей жоғары деңгейлі протокол стекімен өзара әрекеттесу үшін төмен деңгейлі желілік құрылғылар 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 тіркеу үшін жібереді. Ядро өзінің init функциясын шақырады (анықталған болса), бірнеше денсаулық тексерулерін орындайды, sysfs жазбасын жасайды, содан кейін құрылғылар тізіміне жаңа құрылғы 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 арқылы ықтимал қайта жіберу үшін sk_buff кезегін қояды (net_device арқылы анықталған құрылғы немесе sk_buff ішіндегі sk_buff->dev көрсеткіші). Әзірлеуші құрылымда sk_buff тасымалдауын инициализациялау үшін драйвер функциясын сақтайтын hard_start_xmit деп аталатын әдіс бар.

Пакетті қабылдау дәстүрлі түрде netif_rx арқылы жүзеге асырылады. Төменгі деңгейдегі құрылғы драйвері пакетті алған кезде (бөлінген sk_buff ішінде қамтылған), sk_buff netif_rx қоңырауын пайдаланып желі деңгейіне көтеріледі. Содан кейін бұл функция netif_rx_schedule арқылы әрі қарай өңдеу үшін sk_buff протоколын жоғарырақ протокол деңгейіне кезекке қояды. dev_queue_xmit және netif_rx функциялары linux/net/core/dev.c ішінде орналасқан.

Соңында құрылғыдан тәуелсіз (дев) қабатпен интерфейс жасау үшін ядроға жаңа қолданбалы бағдарлама интерфейсі (NAPI) енгізілді. Кейбір драйверлер оны пайдаланады, бірақ басым көпшілігі әлі де ескі кадрды алу интерфейсін пайдаланады (шамамен жетіден алтауы). NAPI бере алады жақсырақ өнімділікәрбір кіріс кадрда үзілістерді болдырмай, ауыр жүктемелер астында.

Құрылғы драйверлері

Желілік стектің төменгі жағында физикалық желі құрылғыларын басқаратын құрылғы драйверлері орналасқан. Бұл деңгейдегі құрылғылардың мысалдары SLIP драйверін қамтиды 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 жіберу үшін sk_buff кезекке қалай тұру керектігін көрсетеді. Ол sk_buff арқылы өтті. Бұл функцияның жұмыс істеу жолы аппараттық құралға байланысты, бірақ әдетте sk_buff ішінде сипатталған пакет «аппараттық сақина» немесе «кезекте» деп аталатын нәрсеге жылжытылады. Құрылғыдан тәуелсіз деңгейде сипатталғандай кадрдың келуі NAPI үйлесімді желі драйверіне 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 қолжетімді 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 (хабарлама жіберу протоколы үшін) іске асырулары жаңа әзірлеуді бастау үшін пайдалы үлгілер ретінде қызмет етеді.

TCP/IP

TCP/IP желілік хаттамалар стегінің 4 деңгейі бар:

Арна (Сілтеме).
Желі (Интернет).
Көлік.
Қолдану.

Қолданбалы қабат

HTTP;
SMTP;

Әрбір хаттама деректермен жұмыс істеудің өзіндік тәртібі мен принциптерін анықтайды.

Электрондық поштаны жіберу үшін қолданылады. SMTP операциясы үш ретті қадамдарды қамтиды:

Жіберушінің мекенжайын анықтау. Бұл хаттарды қайтару үшін қажет.
Алушы анықтамасы. Бұл қадамды бірнеше алушыларды көрсету кезінде бірнеше рет қайталауға болады.
Хабарлама мазмұнын анықтау және жіберу. Хабарлама түрі туралы деректер қызметтік ақпарат ретінде жіберіледі. Егер сервер пакетті қабылдауға дайындығын растаса, транзакцияның өзі аяқталады.

Тақырып

Тасымалдау қабаты

Мәліметтерді тасымалдау протоколдары:

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

TCP немесе UDP?

Бұл хаттамалардың әрқайсысының өз ауқымы бар. Ол жұмыстың ерекшеліктерімен логикалық түрде анықталады.

Желілік деңгей

Желілік деңгей мыналарға жауап береді:

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

Бұл деңгейдегі ең танымал протокол IP болып табылады.

IP мекенжайларының түрлері

Желілерде IP мекенжайларының екі түрі қолданылады:

Қоғамдық.
Жеке.

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

IPv4

Интернет протоколының ең көп тараған нұсқасы. IPv6-дан бұрын. Жазу 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 дегенді білдіреді.

Жазу форматы: .

IPv6

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

Мысал енгізу: .

IPv6 мекенжайларының үш түрі бар:

Unicast.
Кез келген трансляция.
Көп тарату.

Unicast — IPv6 unicast түрі. Жіберілген кезде пакет сәйкес адресте орналасқан интерфейске ғана жетеді.

Ішкі желі маскасы

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

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 қолданылатын мекенжайлардың үш түрі бар:

Жергілікті.
Желі.
Домен атаулары.

Жоғарғы деңгейлі домен нақты ақпаратты білдіреді. Жалпы (.org, .net) ешқандай қатаң шекаралармен шектелмейді. Керісінше жағдай жергілікті жерлерде (.us, .ru). Олар әдетте локализацияланған.

DNS (домендік атаулар жүйесі) домен атаулары мен жалпыға ортақ IP мекенжайы арасындағы салыстыруды орнатады. Браузерге домен атауын енгізген кезде, DNS сәйкес IP мекенжайын анықтайды және ол туралы құрылғыға хабарлайды. Құрылғы оны өңдеп, веб-бет ретінде қайтарады.

Деректер сілтемесі 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:

Симплекс.
Жартылай дуплекс.
Толық дуплекс.

Симплексті байланыстың мысалдары:

Телевизиялық хабар тарату.
GPS спутниктерінің сигналы.

Жартылай дуплекс - екі жақты байланыс. Дегенмен, бір уақытта тек бір түйін ғана сигнал жібере алады. Байланыстың бұл түрімен 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 бір жиіліктегі рация арқылы байланыс болып табылады.

Мысалы, ұялы байланыс желісі арқылы телефон байланысы.

TCP/IP және OSI

Физикалық.
Арна (деректер сілтемесі).
Желі.
Көлік.
Сеанс.
Тұсаукесер.
Қолдану.

Қазіргі уақытта бұл модельге тым терең енудің 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 хаттамалар стекінде бұл екі қабатты бір қабатқа біріктіру туралы шешім қабылданды, өйткені екеуі де физикалық ортамен жұмыс істейді.

Интернетте жұмыс істеуді ұйымдастыру үшін жеткілікті әртүрлі деңгейдегі келісілген хаттамалар жинағы шақырылады протокол стегі. Әрбір деңгей үшін шақырылатын жоғары деңгеймен әрекеттесу үшін сұрау функцияларының жиынтығы анықталады интерфейс. Екі машинаның өзара әрекеттесу ережелерін әрбір деңгейге арналған процедуралар жиынтығы ретінде сипаттауға болады, олар шақырылады хаттамалар.

Желілерде кеңінен қолданылатын көптеген протокол стектері бар. Бұл халықаралық және ұлттық стандарттар болып табылатын стектер және белгілі бір компанияның жабдықтарының таралуына байланысты кең тараған меншікті стектер. Танымал хаттама стектерінің мысалдарына Novell компаниясының IPX/SPX стегі, Интернетте және көптеген UNIX негізіндегі 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;

қолданылды.

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). TCP/IP стек хаттамасы адрестеу және бағыттау туралы ақпаратты қамтамасыз етеді.

IPX NWLink ішіндегі (InternetworkPacketeXchange) NovelNetWare протоколы пакеттерді бағыттау және бағыттау 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 – Атауды байланыстыру протоколы). AppleTalk сеансы және тасымалдау протоколдары.

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

SPX NWLink.NovelNetWare протоколында деректерді жеткізуді қамтамасыз ету үшін пайдаланылатын (SequencedPacketeXchange – тізбекті пакет алмасу).

TCP(TransmissionControlProtocol – Transmission Control Protocol).Сенімді деректерді жеткізуге жауап беретін TCP/IP стекінің протоколы.

Қолданбалы хаттамалар

Қолданба протоколдары қолданбалардың байланысу жолына жауап береді. Төменде ең танымал қолданбалы протоколдар берілген.

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

FTP(File Transfer Protocol - File Transfer Protocol). Файлдарды тасымалдау қызметтерін қамтамасыз ету үшін пайдаланылатын TCP/IP стек протоколы.

NCP(NetWare Core Protocol - NetWare Basic Protocol). NovelNetWare клиент қабығы және қайта бағыттағыштары.

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

HTTP(HyperTextTransferProtocol) – гипермәтінді тасымалдау протоколы және басқа хаттамалар.

Интернет-протоколдар жинағы деректердің бумалануын, өңделуін, тасымалдануын, бағытталуын және қабылдануын анықтайтын түпкілікті деректер байланысын қамтамасыз етеді. Бұл функция барлық байланысты хаттамаларды тартылған желілердің ауқымына сәйкес жіктейтін төрт абстракциялық деңгейге ұйымдастырылған. Ең төменнен ең жоғары деңгейге – бір желі сегментінде (байланыс) қалатын деректерге арналған байланыс әдістерін қамтитын байланыс деңгейі; тәуелсіз желілер арасында интернетпен жұмыс істеуді қамтамасыз ететін интернет деңгейі; хосттар арасындағы байланысты өңдейтін транспорттық деңгей; және қолданбалар үшін процессаралық байланысты қамтамасыз ететін қолданбалы деңгей.

TCP/IP үлгісіндегі интернет-архитектура мен хаттамаларды 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 алғаш рет TCP көмегімен үштен астам деректерді беруді көрсетті. әртүрлі желілер. Пакет келесі бағыт бойынша жүрді: Сан-Франциско - Лондон - Оңтүстік Калифорния университеті. Жолдың соңына дейін пакет бірде-бір бит жоғалтпай 150 мың км жол жүрді. 1978 жылы Серф, Джон Постель және Дэнни Коэн TCP-де екі бөлек функция құруға шешім қабылдады: TCP және IP (ағылшынша Интернет протоколы,Интернет жұмысының протоколы). TCP хабарламаны датаграммаларға бөлуге және оларды соңғы жіберу нүктесінде қосуға жауапты болды. IP жеке датаграммалардың берілуіне (алуын бақылаумен) 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 стекінің қабаттары

TCP/IP протоколының стегі төрт қабаттан тұрады:

Бұл деңгейлердегі хаттамалар OSI моделінің функционалдығын толығымен жүзеге асырады. IP желілеріндегі пайдаланушының барлық әрекеттесуі TCP/IP хаттамалар стекіне салынған. Стек, атап айтқанда, сымды және сымсыз желілер арасындағы толық мөлдір өзара әрекеттесуді қамтамасыз ететін физикалық деректерді беру ортасынан тәуелсіз.

TCP/IP моделінің деңгейлері бойынша хаттамаларды бөлу

Қолданылған
(Қолданбалы қабат)

мысалы, HTTP, RTSP, FTP, DNS

Көлік

Тасымалдау қабаты

Желі (интернет) деңгейі

Деректер сілтемесі қабаты

Байланыс деңгейінде хаттамалар стегін құрастыру кезінде шуға төзімді 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, презентация деңгейі және сеанс деңгейі TCP/IP үлгісінде бөлек ажыратылмайды, оның тек транспорттық деңгейден жоғары қолданбалы қабаты бар. X.400 сияқты кейбір таза OSI протоколдық қолданбалары да оларды біріктіргенімен, TCP/IP хаттама стегі транспорттық қабаттың үстіндегі монолитті архитектураны қабаттасуы керек деген талап жоқ. Мысалы, NFS қолданбасының 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, сондықтан ол ең тиімді UDP тасымалдауды қауіпсіз пайдалана алады.

Әртүрлі авторлар TCP/IP үлгісін әртүрлі түсінді және сілтеме деңгейі немесе бүкіл TCP/IP үлгісі мәселелерді қамтитынымен келіспейді. OSI деңгейі 1-деңгей (физикалық деңгей) немесе аппараттық қабат байланыс деңгейінен төмен деп есептейді.

Бірнеше авторлар OSI үлгісінің 1 және 2 қабаттарын TCP/IP үлгісіне енгізуге әрекеттенді, өйткені олар қазіргі заманғы стандарттарда (мысалы, IEEE және ITU) жиі аталады. Бұл көбінесе бес деңгейлі модельге әкеледі, мұнда байланыс деңгейі немесе желіге кіру деңгейі OSI үлгісінің 1 және 2 деңгейлеріне бөлінеді.

IETF хаттамасын әзірлеу әрекеттері қатаң деңгейлерге қатысты емес. 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 архитектура дизайны OSI талаптарына сәйкес келмеуі керек деп мәлімдеді. Интернет архитектурасына бағытталған RFC 3439 «Зиянды деп саналатын қабат» деген 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 пакетіндегі тасымалдау деңгейін қамтитын TCP және UDP протоколдары үшін порт нөмірлеуімен жүзеге асырылады. Көрсетілім деңгейінің функциялары деректер алмасу үшін MIME стандарты бар TCP/IP қолданбаларында жүзеге асырылады.

Қайшылықтар ISO 7498 бастапқы OSI үлгісінде де анық болады, бұл үлгіге ISO 7498/4 басқару құрылымы немесе ISO 8648 желілік деңгейдің ішкі ұйымы (IONL) сияқты қосымшалар қарастырылмаған. IONL және Management Framework құжаттары қаралған кезде, 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, мұны General Routing Incapsulation (GRE) сияқты туннельдеу хаттамалары дәлелдейді. GRE желілік деңгейде туннельдеу үшін OSI пайдаланатын механизмді пайдаланады. TCP/IP үлгісін OSI үлгісіне қалай сәйкестендіру керектігі туралы келіспеушіліктер бар, себебі бұл үлгілердегі қабаттар бірдей емес.

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

TCP/IP протоколдары 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	Арна	Арна	мысалы, Ethernet, Токен сақинасы, HDLC , PPP , X.25 , кадр релесі , ISDN , ATM , SPB , MPLS
1	Арна	Физикалық	мысалы, электр кабельдері, радиобайланыс, талшықты-оптикалық кабельдер, инфрақызыл сәулелену

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

Техникалық әдебиеттерде TCP/IP моделінің сипаттамасы

Ескертпелер

OSI және TCP/IP үлгілері. osLogic.ru білім базасы
TCP/IP және OSI желілік үлгілері. 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.Кәсіби мамандарға арналған .NET желілік бағдарламалау / транс. 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 бақылайды, ол осы пакеттер арасындағы (тіпті бір хабарламаға жататындар) ешқандай тәуелділікті ескермейді. Ол әрбір пакетті әрбір бөлік тиесілі сияқты қарастырады бөлек хабарлама, бұл іс жүзінде солай ма, жоқ па, қарамастан. Тасымалдау деңгейінің протоколдары барлық хабарлардың тағайындалған жеріне бүтін жетуін және пакеттердің бастапқы ретімен реттелуін қамтамасыз етеді. Тасымалдау деңгейінде ақпараттың бұзылуын бақылау және қателерді бақылау, сондай-ақ бүкіл көз-баратын жол бойынша ағынды бақылау жүзеге асырылады.

Көлік қабаты келесі тапсырмаларды орындайды:

Қызмет көрсету нүктесін адрестеу. Компьютерлер көбінесе бір уақытта бірнеше бағдарламаны іске қосады. Осы себепті, бастапқы мақсатты жеткізу тек бір компьютерден келесі компьютерге ғана емес, сонымен бірге бір компьютердегі берілген процестен (жұмыс істеп тұрған бағдарламадан) екінші компьютердегі берілген процеске (жұмыс істейтін 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 нөмірін қамтиды. Бұл сандар тасымалдау деңгейіне тағайындалған жерге жеткеннен кейін хабарды дұрыс қайта жинауға және жіберу кезінде жоғалған пакеттерді ауыстыруға мүмкіндік береді.
Қосылымды басқару. Тасымалдау деңгейі қосылуға бағытталған (байланыссыз тасымалдау) немесе қосылуға бағытталған тасымалдау (деректер режимі) болуы мүмкін. Байланыссыз 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 деңгейіне байланысты орнатады. Барлық деректер тасымалданғаннан кейін қосылым аяқталады.
Байланыссыз режимде транспорттық деңгей бір датаграммаларды олардың сенімді жеткізілуіне кепілдік бермей жіберу үшін қолданылады. Деректерді сенімді жеткізу үшін қосылымға бағытталған режим пайдаланылады.
Ағынды басқару. Деректер байланысының деңгейі сияқты, тасымалдау деңгейі ағынды басқаруға жауап береді. Дегенмен, бұл деңгейде ағынды басқару басынан аяғына дейін орындалады.
Қатені басқару. Деректер байланысының деңгейі сияқты, тасымалдау деңгейі қателерді басқаруға жауап береді. Тасымалдау деңгейі толық хабардың қабылдау тасымалдау деңгейіне қатесіз (зақымдану, жоғалу немесе қайталау) жетуін қамтамасыз етеді. Қатені түзету әдетте қайта жіберу арқылы жүзеге асады.

Сеанс деңгейі SL- желілік диалог контроллері. Ол байланыс жүйелерінің өзара әрекеттесуін орнатады, қолдайды және үндестіреді.

Session Layer көмегімен тараптар арасында диалог ұйымдастырылады, қай тарап бастамашы, қай тарап белсенді және диалог қалай аяқталатыны жазылады.

Сеанс деңгейінің тапсырмалары келесідей:

Диалогты басқару. Сеанс қабатыекі жүйенің диалогқа түсуіне мүмкіндік береді. Ол екі процесс арасында хабарлама алмасуға мүмкіндік береді. Бұл жағдайда келесі режимдер мүмкін: не жартылай дуплексті (бір уақытта бір жол) немесе толық дуплексті (бір уақытта екі жол). Мысалы, терминал мен негізгі фрейм арасындағы диалог 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 тәуелсіз 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 символдық жолдар, сандар және т.б. түріндегі ақпаратпен алмасады. 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 қайтару үшін декодтау бастапқы процеске дәл қарама-қарсы болуы керек.
Қысу. Деректерді қысу ақпараттағы биттердің санын азайтады. Деректерді қысу әсіресе мәтін, аудио және бейне сияқты мультимедиалық 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 пошта, қашықтан қол жеткізу және ақша аудару, жалпыға ортақ дерекқорды басқару және таратылатын ақпарат қызметтерінің басқа түрлері сияқты қызметтерге қолдау көрсетеді.

Қолданбалы деңгей ұсынатын қызметтердің мысалдары:

Желілік виртуалды терминал. Желілік виртуалды терминал физикалық терминалдың бағдарламалық нұсқасы болып табылады, ол пайдаланушыға қашықтағы хостқа кіруге мүмкіндік береді. Ол үшін қолданба қашықтағы хостта терминалдың бағдарламалық эмуляциясын жасайды. Пайдаланушының компьютері бағдарламалық терминалмен байланысады, ол өз кезегінде хостпен және керісінше байланысады. Қашықтағы хост бұл қосылымды өзінің терминалдарының бірімен байланыс 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 негіз береді.
Анықтамалық қызметтер. Бұл қолданба таратылған дерекқор көздерін және әртүрлі нысандар мен қызметтер туралы ғаламдық ақпаратқа қол жеткізуді қамтамасыз етеді.

Интернет протоколының стегі

Internet2 протокол стегі OSI моделінен бұрын жасалған. Сондықтан Интернет протоколының стекіндегі қабаттар OSI үлгісіндегі сәйкес қабаттарға сәйкес келмейді. Интернет протоколының стегі бес деңгейден тұрады: физикалық, деректер байланысы, 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 қолданбалы деңгей деп аталатын бір деңгеймен ұсынылған. 1.3.

Күріш. 1.3.

ARP	Мекенжайды шешу хаттамасы	Мекенжайды табу хаттамасы
банкомат	Асинхронды тасымалдау режимі	Асинхронды тасымалдау режимі
BGP	Шекара шлюзінің хаттамасы	Edge Routing Protocol
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	Файл 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	Плесиохрондық цифрлық иерархия
МЖӘ	Нүктеден нүктеге хаттама	Нүктеден нүктеге байланыс хаттамасы