Den viktigste Internett-protokollstabelen. Nettverksprotokoller og standarder. Kjernenettverksarkitektur

Protokollstabler

En protokollstabel er et hierarkisk organisert sett med nettverksprotokoller på ulike nivåer, tilstrekkelig til å organisere og sikre samspillet mellom noder i nettverket. For tiden bruker nettverk et stort antall kommunikasjonsprotokollstabler. De mest populære stablene er: TCP/IP, IPX/SPX, NetBIOS/SMB, Novell NetWare, DECnet, XNS, SNA og OSI. Alle disse stablene, bortsett fra SNA, på de lavere nivåene - fysisk og datalink - bruker de samme godt standardiserte protokollene Ethemet, Token Ring, FDDI og noen andre, som gjør at det samme utstyret kan brukes i alle nettverk. Men på øvre nivåer x alle stabler opererer på sine egne protokoller. Disse protokollene samsvarer ofte ikke med lagdelingen som anbefales av OSI-modellen. Spesielt er funksjonene til økt- og presentasjonslagene typisk kombinert med applikasjonslaget. Dette avviket skyldes det faktum at OSI-modell dukket opp som et resultat av generaliseringen av allerede eksisterende og faktisk brukte stabler, og ikke omvendt.

Alle protokoller som er inkludert i stabelen ble utviklet av én produsent, det vil si at de er i stand til å jobbe så raskt og effektivt som mulig.

Et viktig poeng i funksjonen til nettverksutstyr, spesielt nettverksadapteren, er bindingen av protokoller. Den lar deg bruke forskjellige protokollstabler når du betjener ett nettverkskort. Du kan for eksempel bruke TCP/IP- og IPX/SPX-stabler samtidig. Hvis det plutselig oppstår en feil når du prøver å etablere en forbindelse med mottakeren ved å bruke den første stabelen, vil en overgang til å bruke protokollen fra neste stabel automatisk skje. Et viktig poeng i dette tilfellet er den bindende rekkefølgen, siden den tydelig påvirker bruken av en eller annen protokoll fra forskjellige stabler.

Uavhengig av hvor mange nettverkskort som er installert i datamaskinen, kan bindingen utføres enten "én til flere" eller "flere til én", det vil si at en protokollstabel kan knyttes til flere adaptere samtidig eller flere stabler til en adapter. .

NetWare er et nettverksoperativsystem og et sett med nettverksprotokoller som brukes i dette systemet for å samhandle med klientdatamaskiner koblet til nettverket. Systemets nettverksprotokoller er basert på XNS-protokollstabelen. NetWare støtter for tiden TCP/IP- og IPX/SPX-protokoller. Novell NetWare var populært på 80- og 90-tallet på grunn av sin større effektivitet sammenlignet med generelle operativsystemer. Dette er nå en utdatert teknologi.

XNS (Xerox Network Services Internet Transport Protocol) protokollstabel ble utviklet av Xerox for overføring av data over Ethernet-nettverk. Inneholder 5 nivåer.

Nivå 1 - overføringsmedium - implementerer funksjonene til de fysiske lagene og datalinklagene i OSI-modellen:

* administrerer datautveksling mellom enheten og nettverket;

* ruter data mellom enheter på samme nettverk.

Lag 2 - internettarbeid - tilsvarer nettverkslaget i OSI-modellen:

* administrerer datautveksling mellom enheter plassert på forskjellige nettverk (gir datagram-tjeneste i form av IEEE-modellen);

* beskriver måten data flyter gjennom nettverket.

Lag 3 - transport - tilsvarer transportlaget i OSI-modellen:

* gir ende-til-ende kommunikasjon mellom datakilden og destinasjonen.

Nivå 4 - kontroll - tilsvarer økten og representative nivåer i OSI-modellen:

* kontrollerer presentasjonen av data;

* administrerer kontroll over enhetsressurser.

Nivå 5 - applikasjon - tilsvarer de høyeste nivåene i OSI-modellen:

* gir databehandlingsfunksjoner for applikasjonsoppgaver.

TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) protokollstabelen er den vanligste og mest funksjonelle i dag. Det fungerer i lokale nettverk av alle størrelser. Denne stabelen er hovedstabelen i globalt nettverk Internett. Stabelstøtte ble implementert på datamaskiner med operativsystem UNIX-system. Som et resultat har populariteten til TCP/IP-protokollen økt. TCP/IP-protokollstabelen inkluderer ganske mange protokoller som opererer på forskjellige nivåer, men den har fått navnet sitt takket være to protokoller - TCP og IP.

TCP (Transmission Control Protocol) er en transportprotokoll designet for å kontrollere dataoverføring i nettverk ved bruk av TCP/IP-protokollstabelen. IP (Internet Protocol) er en nettverkslagsprotokoll designet for å levere data over et sammensatt nettverk ved å bruke en av transportprotokollene, for eksempel TCP eller UDP.

Det nedre nivået av TCP/IP-stakken bruker standard dataoverføringsprotokoller, som gjør det mulig å bruke den i nettverk ved bruk av alle nettverksteknologier og på datamaskiner med et hvilket som helst operativsystem.

TCP/IP-protokollen ble opprinnelig utviklet for bruk i globale nettverk, og det er derfor den er ekstremt fleksibel. Spesielt takket være muligheten til å fragmentere pakker, når data, til tross for kvaliteten på kommunikasjonskanalen, i alle fall adressaten. I tillegg, takket være tilstedeværelsen av IP-protokollen, blir dataoverføring mellom ulike nettverkssegmenter mulig.

Ulempen med TCP/IP-protokollen er kompleksiteten til nettverksadministrasjon. Ja, for normal funksjon nettverket krever ekstra servere, slik som DNS, DHCP, etc., som vedlikeholder driften som tar mesteparten av tiden Systemadministrator. Limoncelli T., Hogan K., Cheylap S. - System- og nettverksadministrasjon. 2. utg. år 2009. 944с

IPX/SPX (Internetwork Packet Exchange/Sequenced Packet Exchange) protokollstabel er utviklet og eies av Novell. Den ble utviklet for behovene til Novell NetWare-operativsystemet, som inntil nylig okkuperte en av de ledende posisjonene blant serveroperativsystemer.

IPX- og SPX-protokollene opererer på henholdsvis nettverks- og transportlagene til ISO/OSI-modellen, og utfyller derfor hverandre perfekt.

IPX-protokollen kan overføre data ved hjelp av datagrammer ved bruk av nettverksrutingsinformasjon. Men for å overføre data langs den funnet ruten, må det først opprettes en forbindelse mellom avsender og mottaker. Dette er hva SPX-protokollen eller enhver annen transportprotokoll som fungerer sammen med IPX gjør.

Dessverre er IPX/SPX-protokollstabelen i utgangspunktet designet for å betjene små nettverk, så bruken i store nettverk er ineffektiv: overdreven bruk av kringkasting på kommunikasjonslinjer med lav hastighet er uakseptabelt.

På de fysiske og datalink-lagene støtter OSI-stakken Ethernet, Token Ring, FDDI-protokollene, samt LLC, X.25 og ISDN-protokollene, det vil si at den bruker alle de populære protokollene på lavere lag utviklet utenfor stabelen. , som de fleste andre stabler. Nettverkslaget inkluderer den relativt sjeldent brukte Connectionoriented Network Protocol (CONP) og Connectionless Network Protocol (CLNP). Rutingprotokollene til OSI-stakken er ES-IS (End System -- Intermediate System) mellom ende- og mellomsystemer og IS-IS (Intermediate System -- Intermediate System) mellom mellomsystemer. Transportlaget til OSI-stakken skjuler forskjellene mellom tilkoblingsorienterte og tilkoblingsløse nettverkstjenester slik at brukerne får ønsket kvalitet på tjenesten uavhengig av det underliggende nettverkslaget. For å gi dette krever transportlaget at brukeren spesifiserer ønsket kvalitet på tjenesten. Applikasjonslagtjenester gir filoverføring, terminalemulering, katalogtjenester og post. Av disse er de mest populære katalogtjenester (X.500-standard), elektronisk post (X.400), virtuell terminalprotokoll (VTP), protokoll for filoverføring, tilgang og administrasjon (FTAM), videresending og jobbadministrasjonsprotokoll (JTM) .

En ganske populær protokollstabel utviklet av henholdsvis IBM og Microsoft, rettet mot bruk i produktene til disse selskapene. I likhet med TCP/IP opererer standardprotokoller som Ethernet, Token Ring og andre på de fysiske nivåene og datalinknivåene til NetBIOS/SMB-stakken, noe som gjør det mulig å bruke den sammen med ethvert aktivt nettverksutstyr. På de øvre nivåene fungerer protokollene NetBIOS (Network Basic Input/Output System) og SMB (Server Message Block).

NetBIOS-protokollen ble utviklet på midten av 80-tallet av forrige århundre, men ble snart erstattet av den mer funksjonelle NetBEUI (NetBIOS Extended User Interface)-protokollen, som gir mulighet for svært effektiv informasjonsutveksling i nettverk som ikke består av mer enn 200 datamaskiner.

For å utveksle data mellom datamaskiner, brukes logiske navn som tildeles datamaskiner dynamisk når de er koblet til nettverket. I dette tilfellet distribueres navnetabellen til hver datamaskin på nettverket. Den støtter også arbeid med gruppenavn, som lar deg overføre data til flere mottakere samtidig.

Hovedfordelene med NetBEUI-protokollen er hastighet og svært lave ressursbehov. Hvis du trenger å organisere rask datautveksling i et lite nettverk som består av et enkelt segment, finnes det ingen bedre protokoll for dette. I tillegg for å levere meldinger etablert forbindelse er ikke et obligatorisk krav: i tilfelle ingen tilkobling, bruker protokollen datagrammetoden, der meldingen er utstyrt med adressen til mottakeren og avsenderen og "går på veien", og flytter fra en datamaskin til en annen.

NetBEUI har imidlertid også en betydelig ulempe: den er fullstendig blottet for begrepet pakkerouting, så bruken i komplekse sammensatte nettverk gir ikke mening. Pyatibratov A.P., Gudyno L.P., Kirichenko A.A. Datamaskiner, nettverk og telekommunikasjonssystemer Moskva 2009. 292s

Når det gjelder SMB (Server Message Block)-protokollen, brukes den til å organisere nettverksdrift på de tre høyeste nivåene - økt-, presentasjons- og applikasjonsnivåer. Det er når du bruker det at tilgang til filer, skrivere og andre nettverksressurser blir mulig. Denne protokollen har blitt forbedret flere ganger (tre versjoner er utgitt), noe som gjør det mulig å bruke den selv i moderne operativsystemer som Microsoft Vista og Windows 7. SMB-protokollen er universell og kan fungere sammen med nesten alle transportprotokoller , for eksempel TCP/IP og SPX.

DECnet (Digital Equipment Corporation net) protokollstabelen inneholder 7 lag. Til tross for forskjellen i terminologi, er DECnet-lagene veldig like OSI-modelllagene. DECnet implementerer DNA (Digital Network Architecture) konseptet for nettverksarkitektur, utviklet av DEC, i henhold til hvilket heterogene datasystemer (datamaskiner av forskjellige klasser), som opererer under forskjellige operativsystemer, kan kombineres til geografisk distribuert informasjon og datanettverk.

IBMs SNA (System Network Architecture)-protokoll er designet for ekstern kommunikasjon med store datamaskiner og inneholder 7 lag. SNA er basert på vertsmaskinkonseptet og gir ekstern terminaltilgang til IBM stormaskiner. Det viktigste kjennetegnet ved SNA er muligheten for hver terminal til å få tilgang til et hvilket som helst applikasjonsprogram på vertsdatamaskinen. Systemnettverksarkitekturen er implementert på grunnlag av en virtuell (VTAM) i vertsdatamaskinen. VTAM administrerer alle kommunikasjonsforbindelser og terminaler, der hver terminal har tilgang til alle applikasjonsprogrammer.

Denne artikkelen vil dekke det grunnleggende om TCP/IP-modellen. For bedre forståelse er hovedprotokollene og tjenestene beskrevet. Det viktigste er å ta deg god tid og prøve å forstå hver ting trinn for trinn. De henger alle sammen og uten å forstå den ene vil det være vanskelig å forstå den andre. Informasjonen her er veldig overfladisk, så denne artikkelen kan lett kalles "en TCP/IP-protokollstabel for dummies." Imidlertid er mange ting her ikke så vanskelig å forstå som de kan virke ved første øyekast.

TCP/IP

TCP/IP-stakken er en nettverksmodell for dataoverføring på et nettverk; den bestemmer rekkefølgen enhetene samhandler i. Data går inn i datalinklaget og behandles etter tur av hvert lag over. Stabelen er representert som en abstraksjon som forklarer prinsippene for behandling og mottak av data.

TCP/IP-nettverksprotokollstabelen har 4 nivåer:

  1. Kanal (lenke).
  2. Nettverk (Internett).
  3. Transportere.
  4. Applikasjon.

Påføringslag

Applikasjonslaget gir muligheten til å samhandle mellom applikasjonen og andre lag i protokollstabelen, analyserer og konverterer innkommende informasjon til et format som passer for programvare. Er nærmest brukeren og samhandler direkte med denne.

  • HTTP;
  • SMTP;

Hver protokoll definerer sin egen rekkefølge og prinsipper for arbeid med data.

HTTP (HyperText Transfer Protocol) er designet for dataoverføring. Den sender for eksempel dokumenter i HTML-format som fungerer som grunnlaget for en nettside. På en forenklet måte presenteres arbeidsskjemaet som "klient - server". Klienten sender en forespørsel, serveren godtar den, behandler den riktig og returnerer det endelige resultatet.

Fungerer som standard for overføring av filer over nettverket. Klienten sender en forespørsel om en bestemt fil, serveren søker etter denne filen i sin database og sender den som et svar hvis den blir funnet vellykket.

Brukes til overføring E-post. SMTP-operasjonen inkluderer tre sekvensielle trinn:

  1. Fastsettelse av avsenderens adresse. Dette er nødvendig for å returnere brev.
  2. Mottakerdefinisjon. Dette trinnet kan gjentas flere ganger når du spesifiserer flere mottakere.
  3. Bestemme meldingsinnhold og sending. Data om type melding overføres som tjenesteinformasjon. Hvis serveren bekrefter at den er klar til å akseptere pakken, er selve transaksjonen fullført.

Overskrift

Overskriften inneholder tjenestedata. Det er viktig å forstå at de kun er ment for et bestemt nivå. Det betyr at så snart pakken er sendt til mottaker, vil den bli behandlet der etter samme modell, men i omvendt rekkefølge. Den innebygde overskriften vil inneholde spesiell informasjon som bare kan behandles på en bestemt måte.

For eksempel kan en overskrift nestet ved transportlaget bare behandles av transportlaget på den andre siden. Andre vil rett og slett ignorere det.

Transportlag

På transportlaget behandles den mottatte informasjonen som en enkelt enhet, uavhengig av innholdet. Mottatte meldinger er delt inn i segmenter, en header legges til dem, og det hele sendes nedstrøms.

Dataoverføringsprotokoller:

Den vanligste protokollen. Den er ansvarlig for garantert dataoverføring. Ved sending av pakker kontrolleres de sjekk sum, transaksjonsprosess. Det betyr at informasjonen kommer «sikker og forsvarlig» fram uansett forholdene.

UDP (User Datagram Protocol) er den nest mest populære protokollen. Den er også ansvarlig for dataoverføring. Dens karakteristiske trekk ligger i dens enkelhet. Pakkene sendes ganske enkelt uten å opprette noen spesiell forbindelse.

TCP eller UDP?

Hver av disse protokollene har sitt eget omfang. Det er logisk bestemt av egenskapene til arbeidet.

Den største fordelen med UDP er overføringshastigheten. TCP er en kompleks protokoll med mange kontroller, mens UDP ser ut til å være mer forenklet og derfor raskere.

Ulempen ligger i enkelheten. På grunn av mangelen på kontroller er ikke dataintegriteten garantert. Dermed blir informasjonen ganske enkelt sendt, og alle kontroller og lignende manipulasjoner forblir hos applikasjonen.

UDP brukes for eksempel til å se videoer. For en videofil er tap av et lite antall segmenter ikke kritisk, mens lastehastighet er den viktigste faktoren.

Men hvis du trenger å sende passord eller detaljer bankkort, da er behovet for å bruke TCP åpenbart. Å miste selv de minste dataene kan få katastrofale konsekvenser. Hastighet i dette tilfellet er ikke like viktig som sikkerhet.

Nettverkslag

Nettverkslaget danner pakker fra den mottatte informasjonen og legger til en overskrift. Den viktigste delen av dataene er IP- og MAC-adressene til avsendere og mottakere.

IP-adresse (Internet Protocol-adresse) - den logiske adressen til enheten. Inneholder informasjon om enhetens plassering på nettverket. Eksempel på oppføring: .

MAC-adresse (Media Access Control-adresse) - den fysiske adressen til enheten. Brukes til identifikasjon. Tilordnet nettverksutstyr på produksjonsstadiet. Presentert som et seks-byte tall. For eksempel: .

Nettverkslaget er ansvarlig for:

  • Fastsettelse av leveringsveier.
  • Overføring av pakker mellom nettverk.
  • Tildeling av unike adresser.

Rutere er nettverkslagsenheter. De baner vei mellom datamaskinen og serveren basert på de mottatte dataene.

Den mest populære protokollen på dette nivået er IP.

IP (Internet Protocol) er en Internett-protokoll designet for adressering på nettverket. Brukes til å bygge ruter langs hvilke pakker utveksles. Har ingen midler til å kontrollere og bekrefte integritet. For å gi leveringsgarantier brukes TCP, som bruker IP som transportprotokoll. Å forstå prinsippene for denne transaksjonen forklarer mye av grunnlaget for hvordan TCP/IP-protokollstabelen fungerer.

Typer IP-adresser

Det er to typer IP-adresser som brukes i nettverk:

  1. Offentlig.
  2. Privat.

Offentlig (Offentlig) brukes på Internett. Hovedregelen er absolutt unikhet. Et eksempel på deres bruk er rutere, som hver har sin egen IP-adresse for interaksjon med Internett. Denne adressen kalles offentlig.

Private (Private) brukes ikke på Internett. I det globale nettverket er ikke slike adresser unike. Eksempel - det lokale nettverket. Hver enhet er tildelt en unik IP-adresse innenfor et gitt nettverk.

Interaksjon med Internett utføres gjennom en ruter, som, som nevnt ovenfor, har sin egen offentlige IP-adresse. Dermed vises alle datamaskiner som er koblet til ruteren på Internett under navnet på én offentlig IP-adresse.

IPv4

Den vanligste versjonen av Internett-protokollen. Forut for IPv6. Opptaksformatet er fire åttebiters tall atskilt med prikker. Nettverksmasken indikeres gjennom brøktegnet. Adresselengden er 32 biter. I de aller fleste tilfeller, når vi snakker om om IP-adressen mener vi IPv4.

Opptaksformat: .

IPv6

Denne versjonen er ment å løse problemer forrige versjon. Adresselengden er 128 biter.

Hovedproblemet som IPv6 løser er utmattelsen av IPv4-adresser. Forutsetningene begynte å dukke opp allerede tidlig på 80-tallet. Til tross for at dette problemet gikk inn i et akutt stadium allerede i 2007-2009, begynner implementeringen av IPv6 veldig sakte å få fart.

Den største fordelen med IPv6 er en raskere Internett-tilkobling. Dette er fordi denne versjonen av protokollen ikke krever adresseoversettelse. Enkel ruting utføres. Dette er rimeligere, og derfor gis tilgang til Internett-ressurser raskere enn i IPv4.

Eksempel på oppføring: .

Det finnes tre typer IPv6-adresser:

  1. Unicast.
  2. Anycast.
  3. Multicast.

Unicast er en type IPv6 unicast. Når den sendes, når pakken bare grensesnittet som ligger på den tilsvarende adressen.

Anycast refererer til IPv6 multicast-adresser. Den sendte pakken vil gå til nærmeste nettverksgrensesnitt. Kun brukt av rutere.

Multicast er multicast. Dette betyr at den sendte pakken vil nå alle grensesnitt som er i multicast-gruppen. I motsetning til kringkasting, som "kringkastes til alle", sender multicast kun til en bestemt gruppe.

Nettverksmaske

Subnettmasken bestemmer subnettet og vertsnummeret fra IP-adressen.

For eksempel har en IP-adresse en maske. I dette tilfellet vil opptaksformatet se slik ut. Tallet "24" er antall biter i masken. Åtte biter er lik en oktett, som også kan kalles en byte.

Mer detaljert kan subnettmasken representeres i det binære tallsystemet som følger: . Den har fire oktetter og oppføringen består av "1" og "0". Hvis vi legger sammen antall enheter, får vi totalt "24". Heldigvis trenger du ikke telle med én, fordi det er 8 verdier i en oktett. Vi ser at tre av dem er fylt med enere, legger dem sammen og får "24".

Hvis vi snakker spesifikt om subnettmasken, har den i binær representasjon enten enere eller nuller i en oktett. I dette tilfellet er sekvensen slik at bytene med enere kommer først, og først deretter med nuller.

La oss se på et lite eksempel. Det er en IP-adresse og en subnettmaske. Vi teller og skriver ned:. Nå matcher vi masken med IP-adressen. De maskeoktettene der alle verdier er lik én (255) lar de tilsvarende oktettene i IP-adressen være uendret. Hvis verdien er nuller (0), blir oktettene i IP-adressen også nuller. Dermed får vi i verdien av subnettadressen .

Subnett og vert

Subnettet er ansvarlig for den logiske separasjonen. I hovedsak er dette enheter som bruker det samme lokale nettverket. Bestemmes av en rekke IP-adresser.

Vert er adressen til nettverksgrensesnittet ( nettverkskort). Bestemmes fra IP-adressen ved hjelp av en maske. For eksempel: . Siden de tre første oktettene er undernettet, forlater dette . Dette er vertsnummeret.

Utvalget av vertsadresser er fra 0 til 255. Verten nummerert "0" er faktisk adressen til selve undernettet. Og vertsnummeret "255" er en kringkaster.

Adressering

Det er tre typer adresser som brukes for adressering i TCP/IP-protokollstabelen:

  1. Lokalt.
  2. Nettverk.
  3. Domenenavn.

MAC-adresser kalles lokale. De brukes til adressering i lokale nettverksteknologier som Ethernet. I sammenheng med TCP/IP betyr ordet "lokal" at de kun opererer innenfor et subnett.

Nettverksadressen i TCP/IP-protokollstabelen er IP-adressen. Når du sender en fil, leses mottakerens adresse fra overskriften. Med dens hjelp lærer ruteren vertsnummeret og subnettet og, basert på denne informasjonen, oppretter ruteren til sluttnoden.

Domenenavn er menneskelesbare adresser for nettsteder på Internett. Webservere på Internett er tilgjengelige via en offentlig IP-adresse. Det er vellykket behandlet av datamaskiner, men det virker for upraktisk for folk. For å unngå slike komplikasjoner brukes domenenavn, som består av områder kalt "domener". De er ordnet i et strengt hierarki, fra toppnivå til bunn.

Domenet på første nivå representerer spesifikk informasjon. Generisk (.org, .net) er ikke begrenset av noen strenge grenser. Den motsatte situasjonen er med lokale (.us, .ru). De er vanligvis lokaliserte.

Lavnivådomener er alt annet. Den kan ha hvilken som helst størrelse og inneholde et hvilket som helst antall verdier.

For eksempel er "www.test.quiz.sg" et riktig domenenavn, der "sg" er et lokalt første (topp) nivå domene, "quiz.sg" er et andre nivå domene, "test.quiz.sg" er et domene på tredje nivå. Domenenavn kan også kalles DNS-navn.

Etablerer en korrespondanse mellom domenenavn og offentlig IP-adresse. Når du skriver inn et domenenavn i nettleseren din, vil DNS oppdage den tilsvarende IP-adressen og rapportere den til enheten. Enheten vil behandle dette og returnere det som en nettside.

Datalinklag

Ved lenkelaget bestemmes forholdet mellom enheten og det fysiske overføringsmediet og en header legges til. Ansvarlig for koding av data og klargjøring av rammer for overføring over det fysiske mediet. Nettverkssvitsjer fungerer på dette nivået.

De vanligste protokollene:

  1. Ethernet.
  2. WLAN.

Ethernet er den vanligste kablede LAN-teknologien.

WLAN - basert på lokalnettverk trådløse teknologier. Enheter samhandler uten fysiske kabeltilkoblinger. Et eksempel på den vanligste metoden er Wi-Fi.

Konfigurere TCP/IP til å bruke en statisk IPv4-adresse

En statisk IPv4-adresse tildeles direkte i enhetsinnstillingene eller automatisk ved tilkobling til nettverket og er permanent.

For å konfigurere TCP/IP-protokollstabelen til å bruke en permanent IPv4-adresse, skriv inn ipconfig/all-kommandoen i konsollen og finn følgende data.

Konfigurere TCP/IP for å bruke en dynamisk IPv4-adresse

En dynamisk IPv4-adresse brukes en stund, leies ut og endres deretter. Tilordnes enheten automatisk når den er koblet til nettverket.

For å konfigurere TCP/IP-protokollstabelen til å bruke en ikke-permanent IP-adresse, må du gå til egenskapene til ønsket tilkobling, åpne IPv4-egenskapene og merke av i boksene som angitt.

Dataoverføringsmetoder

Data overføres gjennom det fysiske mediet på tre måter:

  • Enkelt.
  • Halv dupleks.
  • Full Duplex.

Simplex er en enveiskommunikasjon. Overføring utføres av bare én enhet, mens den andre kun mottar signalet. Vi kan si at informasjon overføres i bare én retning.

Eksempler på simplekskommunikasjon:

  • TV-kringkasting.
  • Signal fra GPS-satellitter.

Halv-dupleks er toveiskommunikasjon. Imidlertid kan bare én node sende et signal om gangen. Med denne typen kommunikasjon kan ikke to enheter bruke samme kanal samtidig. En komplett kan være fysisk umulig eller føre til kollisjoner. Det sies at de er i konflikt om overføringsmediet. Denne modusen brukes ved bruk av koaksialkabel.

Et eksempel på halv-dupleks kommunikasjon er kommunikasjon via walkie-talkie på én frekvens.

Full Duplex - full toveiskommunikasjon. Enheter kan kringkaste et signal og motta samtidig. De er ikke i konflikt om overføringsmediet. Denne modusen gjelder ved bruk Raske teknologier Ethernet og tvunnet par tilkoblinger.

Et eksempel på duplekskommunikasjon er telefonkommunikasjon via et mobilnett.

TCP/IP vs OSI

OSI-modellen definerer prinsippene for dataoverføring. Lagene i TCP/IP-protokollstabelen tilsvarer direkte denne modellen. I motsetning til firelags TCP/IP, har den 7 lag:

  1. Fysisk.
  2. Kanal (Datalink).
  3. Nettverk.
  4. Transportere.
  5. Økt.
  6. Presentasjon.
  7. Applikasjon.

I dette øyeblikket Det er ingen grunn til å gå for dypt inn i denne modellen, men i det minste er en overfladisk forståelse nødvendig.

Applikasjonslaget i TCP/IP-modellen tilsvarer de tre øverste OSI-lagene. De jobber alle med applikasjoner, så du kan tydelig se logikken i denne kombinasjonen. Denne generaliserte strukturen til TCP/IP-protokollstabelen gjør abstraksjonen lettere å forstå.

Transportlaget forblir uendret. Utfører de samme funksjonene.

Nettverkslaget er også uendret. Utfører nøyaktig de samme oppgavene.

Datalinklaget i TCP/IP tilsvarer de to siste OSI-lagene. Datalinklaget etablerer protokoller for overføring av data over det fysiske mediet.

Fysisk representerer seg selv fysisk forbindelse- elektriske signaler, kontakter, etc. I TCP/IP-protokollstabelen ble det besluttet å kombinere disse to lagene til ett, siden de begge omhandler det fysiske mediet.

Internett - globalt system sammenkoblede datamaskiner, lokale og andre nettverk som samhandler med hverandre gjennom TCP/IP-protokollstabelen (fig. 1).

Figur 1 – Generalisert diagram av Internett

Internett sikrer utveksling av informasjon mellom alle datamaskiner som er koblet til det. Typen datamaskin og operativsystemet den bruker spiller ingen rolle.

Hovedcellene på Internett er lokale nettverk (LAN – Local Area Network). Hvis et lokalt nettverk er direkte koblet til Internett, kan hver arbeidsstasjon på dette nettverket også koble til det. Det finnes også datamaskiner som er uavhengig koblet til Internett. De heter vertsdatamaskiner(vert – eier).

Hver datamaskin koblet til nettverket har sin egen adresse, der en abonnent kan finne den fra hvor som helst i verden.

Et viktig trekk ved Internett er at mens du kobler sammen ulike nettverk, skaper det ikke noe hierarki - alle datamaskiner som er koblet til nettverket har like rettigheter.

En til særpreg Internett er svært pålitelig. Hvis noen datamaskiner og kommunikasjonslinjer svikter, vil nettverket fortsette å fungere. Denne påliteligheten er sikret ved at det ikke finnes et enkelt kontrollsenter på Internett. Hvis noen kommunikasjonslinjer eller datamaskiner svikter, kan meldinger overføres over andre kommunikasjonslinjer, siden det alltid er flere måter å overføre informasjon på.

Internett er ikke en kommersiell organisasjon og eies ikke av noen. Det er Internett-brukere i nesten alle land i verden.

Brukere kobler seg til nettverket gjennom datamaskiner fra spesielle organisasjoner kalt Internett-leverandører. Internett-tilkoblingen kan være permanent eller midlertidig. Internett-leverandører har mange linjer for å koble brukere og høyhastighetslinjer for å koble til resten av Internett. Ofte er mindre leverandører knyttet til større, som igjen er knyttet til andre leverandører.

Organisasjoner koblet til hverandre via de raskeste kommunikasjonslinjene utgjør kjernedelen av nettverket, eller ryggraden til Backbon Internet. Hvis leverandøren er koblet direkte til mønet, vil hastigheten på informasjonsoverføringen være maksimal.

I virkeligheten er forskjellen mellom brukere og Internett-leverandører ganske vilkårlig. Enhver person som har koblet til datamaskinen sin eller sin lokale datanettverk til Internett og etter å ha installert de nødvendige programmene, kan tilby nettverkstilkoblingstjenester til andre brukere. En enkelt bruker kan i prinsippet koble seg via en høyhastighetslinje direkte til ryggraden på Internett.

Generelt utveksler Internett informasjon mellom to datamaskiner som er koblet til nettverket. Datamaskiner koblet til Internett kalles ofte Internett-noder eller nettsteder. , fra det engelske ordet site, som oversettes som sted, plassering. Verter installert hos Internett-leverandører gir brukere tilgang til Internett. Det finnes også noder som spesialiserer seg på å gi informasjon. For eksempel oppretter mange firmaer nettsteder på Internett der de distribuerer informasjon om produktene og tjenestene deres.

Hvordan overføres informasjon? Det er to hovedbegreper som brukes på Internett: adresse og protokoll. Enhver datamaskin koblet til Internett har sin egen unike adresse. Akkurat som en postadresse unikt identifiserer en persons plassering, identifiserer en Internett-adresse unikt en datamaskins plassering på nettverket. Internett-adresser er den viktigste delen av det, og de vil bli diskutert i detalj nedenfor.

Data som sendes fra en datamaskin til en annen via Internett, deles opp i pakker. De beveger seg mellom datamaskinene som utgjør nettverksnoder. Pakker med samme melding kan ta forskjellige ruter. Hver pakke har sin egen merking, som sikrer riktig montering av dokumentet på datamaskinen som meldingen er adressert til.

Hva er en protokoll? Som tidligere sagt er en protokoll reglene for samhandling. For eksempel foreskriver diplomatisk protokoll hva man skal gjøre når man møter utenlandske gjester eller holder en mottakelse. Nettverksprotokollen foreskriver også driftsregler for datamaskiner koblet til nettverket. Standardprotokoller gjør at forskjellige datamaskiner "snakker samme språk." Dette gjør det mulig å koble forskjellige typer datamaskiner som kjører forskjellige operativsystemer til Internett.

De grunnleggende protokollene til Internett er TCP/IP-protokollstabelen. Først av alt er det nødvendig å avklare det, i den tekniske forståelsen av TCP/IP - dette er ikke én nettverksprotokoll, men to protokoller som ligger på ulike nivåer av nettverksmodellen (dette er den s.k. protokollstabel). TCP-protokoll - protokoll transportnivå. Han styrer hva hvordan dataoverføring skjer. IP-protokoll - adresse. Han hører til nettverksnivå og bestemmer hvor overføringen finner sted.

Protokoll TCP. I henhold til TCP-protokollen , de sendte dataene "kuttes" i små pakker, hvoretter hver pakke merkes slik at den inneholder dataene som er nødvendige for riktig montering av dokumentet på mottakerens datamaskin.

For å forstå essensen av TCP-protokollen, kan du forestille deg et parti sjakk ved korrespondanse, når to deltakere spiller et dusin partier samtidig. Hvert trekk registreres på et eget kort som angir spillnummer og trekknummer. I dette tilfellet, mellom to partnere gjennom samme e-postkanal, er det så mange som et dusin forbindelser (en per part). To datamaskiner koblet sammen med én fysisk tilkobling kan på samme måte støtte flere TCP-tilkoblinger samtidig. For eksempel kan to mellomliggende nettverksservere samtidig overføre mange TCP-pakker til hverandre fra mange klienter over en kommunikasjonslinje i begge retninger.

Når vi jobber på Internett, så en enkelt telefonlinje Vi kan samtidig godta dokumenter fra Amerika, Australia og Europa. Pakker av hvert dokument mottas separat, separert i tid, og etter hvert som de mottas, samles de i forskjellige dokumenter.

Protokoll IP . La oss nå se på adresseprotokollen - IP (Internet Protocol). Essensen er at hver deltaker Verdensveven må ha sin egen unike adresse (IP-adresse). Uten dette kan vi ikke snakke om nøyaktig levering av TCP-pakker til ønsket arbeidsplass. Denne adressen er uttrykt veldig enkelt - fire tall, for eksempel: 195.38.46.11. Vi skal se på strukturen til en IP-adresse mer detaljert senere. Den er organisert på en slik måte at hver datamaskin som en hvilken som helst TCP-pakke passerer gjennom kan bestemme ut fra disse fire tallene hvilke av dens nærmeste "naboer" som trenger å videresende pakken slik at den er "nærmere" mottakeren. Som et resultat av et begrenset antall overføringer, når TCP-pakken adressaten.

Ordet "nærmere" er satt i anførselstegn av en grunn. I dette tilfellet er det ikke geografisk «nærhet» som vurderes. Vilkårene for kommunikasjon og gjennomstrømning linjer. To datamaskiner plassert på forskjellige kontinenter, men koblet sammen med en høyytelses romkommunikasjonslinje, anses som "nærmere" hverandre enn to datamaskiner fra nabolandsbyer koblet sammen med en enkel telefonledning. Løsningen på spørsmålene om hva som anses som «nærmere» og hva som er «videre» behandles spesielle midler - rutere. Rollen til rutere i et nettverk utføres vanligvis av spesialiserte datamaskiner, men disse kan også være det spesielle programmer, kjører på nodeserverne til nettverket.

TCP/IP-protokollstabel

TCP/IP-protokollstabel- et sett med nettverksdataoverføringsprotokoller som brukes i nettverk, inkludert Internett. Navnet TCP/IP kommer fra de to viktigste protokollene i familien - Transmission Control Protocol (TCP) og Internet Protocol (IP), som ble utviklet og beskrevet først i denne standarden.

Protokoller fungerer med hverandre i en stabel. stable, stack) - dette betyr at protokollen på et høyere nivå fungerer "på toppen" av den nedre, ved hjelp av innkapslingsmekanismer. For eksempel kjører TCP-protokollen på toppen av IP-protokollen.

TCP/IP-protokollstabelen inkluderer fire lag:

  • påføringslag
  • transportlag
  • nettverkslag (internettlag),
  • lenkelag.

Protokollene for disse nivåene implementeres fullt ut funksjonalitet OSI-modeller (tabell 1). All brukerinteraksjon i IP-nettverk er bygget på TCP/IP-protokollstabelen. Stabelen er uavhengig av det fysiske dataoverføringsmediet.

Tabell 1– Sammenligning av TCP/IP-protokollstabelen og OSI-referansemodellen

Påføringslag

Applikasjonslaget er der de fleste nettverksapplikasjoner opererer.

Disse programmene har sine egne kommunikasjonsprotokoller, som HTTP for WWW, FTP (filoverføring), SMTP (e-post), SSH (sikker tilkobling til en ekstern maskin), DNS (kartlegging av symbolske navn til IP-adresser) og mange andre.

For det meste fungerer disse protokollene på toppen av TCP eller UDP og er knyttet til en bestemt port, for eksempel:

  • HTTP til TCP-port 80 eller 8080,
  • FTP til TCP-port 20 (for dataoverføring) og 21 (for kontrollkommandoer),
  • DNS-spørringer på UDP (sjeldnere TCP) port 53,

Transportlag

Transportlagsprotokoller kan løse problemet med ugarantert meldingslevering ("kom meldingen frem til mottakeren?"), samt garantere riktig rekkefølge av dataankomst. I TCP/IP-stakken bestemmer transportprotokoller hvilken applikasjon dataene er ment for.

De automatiske rutingprotokollene som er logisk representert på dette laget (fordi de kjører på toppen av IP) er faktisk en del av nettverkslagsprotokollene; for eksempel OSPF (IP ID 89).

TCP (IP ID 6) - "garantert" transportmekanisme tilkobling forhåndsetablert, gir applikasjonen en pålitelig datastrøm, gir tillit til at dataene som mottas er feilfrie, ber om data på nytt i tilfelle tap, og eliminerer duplisering av data. TCP lar deg regulere belastningen på nettverket, samt redusere dataforsinkelsen ved overføring over lange avstander. Dessuten sikrer TCP at de mottatte dataene ble sendt i nøyaktig samme sekvens. Dette er hovedforskjellen fra UDP.

UDP (IP ID 17) tilkoblingsløs datagramoverføringsprotokoll. Det kalles også en "upålitelig" overføringsprotokoll, i betydningen umuligheten av å verifisere leveringen av en melding til mottakeren, samt mulig blanding av pakker. Applikasjoner som krever garantert dataoverføring bruker TCP-protokollen.

UDP brukes vanligvis i applikasjoner som videostrømming og dataspill, der pakketap er akseptabelt og forsøk på nytt er vanskelig eller uberettiget, eller i utfordringssvar-applikasjoner (som DNS-spørringer) der det tar mer ressurser å opprette en tilkobling enn å sende på nytt.

Både TCP og UDP bruker et nummer som kalles en port for å identifisere deres øvre lagprotokoll.

Nettverkslag

Internett-laget ble opprinnelig designet for å overføre data fra ett (del)nettverk til et annet. Med utviklingen av konseptet med et globalt nettverk, ble ytterligere muligheter lagt til laget for overføring fra ethvert nettverk til et hvilket som helst nettverk, uavhengig av protokoller på lavere nivå, samt muligheten til å be om data fra en ekstern part, for eksempel i ICMP-protokollen (brukes til å overføre diagnostisk informasjon om en IP-tilkobling) og IGMP (brukes til å administrere multicast-strømmer).

ICMP og IGMP er plassert over IP og skal gå til neste transportlag, men funksjonelt er de nettverkslagsprotokoller og kan derfor ikke passes inn i OSI-modellen.

IP-nettverksprotokollpakker kan inneholde kode som indikerer hvilken nestelagsprotokoll som skal brukes for å trekke ut data fra pakken. Dette nummeret er unikt IP-protokollnummer. ICMP og IGMP er henholdsvis nummerert 1 og 2.

Datalinklag

Link-laget beskriver hvordan datapakker overføres på tvers fysisk lag, gjelder også koding(det vil si spesielle sekvenser av biter som bestemmer begynnelsen og slutten av en datapakke). Ethernet, for eksempel, inneholder i pakkeoverskriftsfeltene en indikasjon på hvilken eller hvilke maskiner på nettverket pakken er destinert for.

Eksempler på koblingslagsprotokoller er Ethernet, Wi-Fi, Frame Relay, Token Ring, ATM, etc.

Datalinklaget er noen ganger delt inn i 2 underlag - LLC og MAC.

I tillegg beskriver datalinklaget dataoverføringsmediet (det være seg koaksialkabel, tvunnet par, optisk fiber eller radiokanal), de fysiske egenskapene til et slikt medium og prinsippet for dataoverføring (kanalseparasjon, modulasjon, signalamplitude, signalfrekvens, overføringssynkroniseringsmetode, latensrespons og maksimal avstand).

Innkapsling

Innkapsling er pakking, eller nesting, av høynivåpakker (muligens av forskjellige protokoller) til pakker med samme protokoll (lavere nivå), inkludert adressen.

For eksempel, når en applikasjon trenger å sende en melding ved hjelp av TCP, utføres følgende handlingssekvens (fig. 2):

Figur 2 – Innkapslingsprosess

  • først og fremst fyller applikasjonen ut en spesiell datastruktur der den indikerer informasjon om mottakeren (nettverksprotokoll, IP-adresse, TCP-port);
  • overfører meldingen, dens lengde og struktur med informasjon om mottakeren til TCP-protokollbehandleren (transportlaget);
  • TCP-behandleren genererer et segment der meldingen er dataene, og overskriftene inneholder mottakerens TCP-port (så vel som andre data);
  • TCP-behandleren sender det genererte segmentet til IP-behandleren (nettverkslaget);
  • IP-behandleren behandler det TCP-overførte segmentet som data og går foran det med sin overskrift (som spesielt inneholder mottakerens IP-adresse, hentet fra samme applikasjonsdatastruktur, og det øvre protokollnummeret;
  • IP-behandleren sender den mottatte pakken til datalinklaget, som igjen anser denne pakken som "rå" data;
  • lenkenivåbehandleren, lik tidligere behandlere, legger til overskriften til begynnelsen (som også indikerer protokollnummeret på øvre nivå, i vårt tilfelle er det 0x0800(IP)) og legger i de fleste tilfeller til den endelige kontrollsummen, og dermed danner en ramme;
  • Deretter blir den mottatte rammen overført til det fysiske laget, som konverterer bitene til elektriske eller optiske signaler og sender dem til overføringsmediet.

På mottakersiden utføres den omvendte prosessen (bottom-up), kalt dekapsulering, for å pakke ut dataene og presentere dem for applikasjonen.

Relatert informasjon:



2015-2020 lektsii.org -

Med hjelp Sesjonslag det organiseres en dialog mellom partene, det registreres hvem av partene som er initiativtaker, hvem av partene som er aktive og hvordan dialogen gjennomføres.

Presentasjonslag omhandler formen for å gi informasjon til lavere nivåer, for eksempel omkoding eller kryptering av informasjon.

Søknadslag Dette er et sett med protokoller som utveksles mellom eksterne noder som implementerer samme oppgave (program).

Det skal bemerkes at noen nettverk dukket opp mye tidligere enn OSI-modellen ble utviklet, så for mange systemer er korrespondansen mellom lagene og OSI-modellen veldig betinget.

1.3. Internett-protokollstabel

Internett er laget for å transportere alle typer informasjon fra kilde til mottaker. Ulike nettverkselementer (fig. 1.1) - terminalenheter, svitsjeenheter og servere - er involvert i transporten av informasjon. Grupper av noder er forent til et lokalt nettverk ved hjelp av svitsjeenheter; lokale nettverk er sammenkoblet av gatewayer (rutere). Bytteenheter bruker forskjellige teknologier: Ethernet, Token Ring, FDDI og andre.

Hver terminalenhet (vert) kan samtidig betjene flere (tale, data, tekst...), som eksisterer i form av nettverksapplikasjoner (spesialiserte programmer) plassert på høyeste nivå; Fra søknaden flyter informasjon til informasjonsbehandlingsanlegg på lavere nivåer.

Transporten av en applikasjon ved hver node bestemmes av forskjellige lag sekvensielt. Hvert nivå bruker sine egne protokoller for å løse sin del av problemet og sikrer tosidig overføring av informasjon. Sekvensen av oppgavepasseringer danner en protokollstabel. I prosessen med å transportere informasjon, bruker hver node protokollstabelen den trenger. I fig. 1.3 viser hele stabelen med grunnleggende protokoller Nettverkstilkobling på Internett.

Noder, fra et nettverks synspunkt, representerer kilder og mottakere av informasjon. De fire nedre nivåene er kollektivt uavhengige av typen informasjon som overføres. Hver nettverksapplikasjon som kommuniserer med lag 4 identifiseres med sitt unike portnummer. Portverdier okkuperer området fra 0 til 65535. I dette området er portnummer 0-1023 tildelt for kjente nettverksapplikasjoner, portnummer 1024-49151 brukes av utviklere av spesialisert programvare, portnummer 49152-65535 er dynamisk tilordnet brukere av nettverksapplikasjoner under varigheten av kommunikasjonsøkten. Numeriske verdier for stabelportnumre er gitt i.

Transport (fjerde) lag støtter to kommunikasjonsmoduser

– med forbindelsesetablering og uten forbindelsesetablering. Hver modus identifiseres med sitt protokollnummer (Protocol). Internett-standarder bruker heksadesimal koding. Den første modusen brukes av TCP-modulen, som har en protokollkode på 6 (i heksadesimal kode - 0x06) og brukes for garantert transport av informasjon. For å gjøre dette er hver overført pakke utstyrt med et sekvensnummer og må bekreftes

______________________________________________________________________________

den mottakende parten om korrekt mottakelse. Den andre modusen brukes av UDP-modulen uten å garantere levering av informasjon til mottakeren (garanti for levering er gitt av applikasjonen). UDP-protokollen har kode 17 (i heksadesimal kode er den 0x11).

Anvendt

Representant

Økt

DHCP (Port = 67/68)

Transportere

Protokoll = 0x0059

Protokoll = 0x0002

Protokoll = 0x0001

Protokolltype = 0x0806

Protokolltype = 0x0800

Kanal

Kanal

Kanal

Fysisk

Kanal

Kabel, Ethernet tvunnet par, fiberoptikk

Fysisk kabel, tvunnet par, fiberoptikk

Fysisk

Kabel, tvunnet par, fiberoptikk

Fysisk

Kabel, radio, fiberoptikk

Ris. 1.3. Grunnleggende Internett-protokollstabel

______________________________________________________________________________

Nettverket (tredje) laget sikrer bevegelse av informasjon i form av pakker mellom nettverk (link layer-grensesnitt) ved hjelp av en nettverksadresse. Lag 3-protokollfamilien identifiseres av de underliggende lagene av protokolltypen (ARP - type 0x0806 eller IP - type 0x0800). Kombinasjonen "protokoll - nettverksadresse - portnummer" kalles en socket. Et par stikkontakter - sending og mottak - bestemmer unikt den etablerte forbindelsen. Destinasjonsadressen til hver pakke som ankommer IP-modulen fra lenkelaget analyseres for å forstå hvor pakken skal videresendes neste: til sin egen applikasjon eller flyttet til et annet grensesnitt for videre transport over nettverket.

Det andre (lenke) nivået behandler pakker på det lokale nettverket ved hjelp av forskjellige teknologier: Ethernet, Token Ring, FDDI og andre. Det første nivået sikrer konvertering av binære koder til lineære koder som er best egnet for transportmediet som brukes (metallkabel, fiberoptisk kommunikasjonslinje, radiokanal).

SPØRSMÅL TIL DEL 1.3

1. Hva definerer nettverkslagfasilitetene for behandling av pakker som kommer fra datalinklaget?

Svar. Protokolltype: 0x0806 – for ARP og 0x0800 – for IP.

2. Hva bestemmer transportlagets midler til å behandle pakker som kommer fra nettverkslaget?

Svar. Protokollnummer: 0x0006 – for TCP og 0x0011 – for UDP.

3. Hva bestemmer typen nettverksapplikasjon for datagrambehandling?

Svar. Portnummer.

4. Gi eksempler på portnumre for nettverksomfattende applikasjoner.

Svar: Port 80 – HTTP, port 23 – TELNET, port 53 – DNS.

1.4. Internett-tilgangsprotokoller

For å få tilgang til Internett brukes en familie av protokoller under det generelle navnet PPP (Point-to-Point Protocol), som inkluderer:

1. Link Control Protocol (LCP) for koordinering av parametrene for pakkeutveksling ved koblingslaget i v(spesielt for koordinering av pakkestørrelsen og typen autentiseringsprotokoll).

2. Authentication Protocol for å etablere brukerlegitimitet (spesifikt ved å bruke Challenge Handshake Authentication Protocol - CHAP).

3. Nettverkskontrollprotokoll (IP Control Protocol - IPCP) for konfigurering av nettverksutvekslingsparametere (spesielt tilordning IP-adresser).

Etter dette starter informasjonsutvekslingen via IP-protokollen.

Hver av disse protokollene kan bruke et hvilket som helst transportmedium, så det er mange måter å innkapsle PPP på det fysiske laget. Å kapsle inn PPP i punkt-til-punkt-lenker, en prosedyre som ligner på

HDLC.

Rammeutveksling ved bruk av en prosedyre som ligner på HDLC (High-level Data Link Control Procedure) involverer dupleksrammeutveksling. Hver overført ramme må bekreftes; hvis det ikke er noen bekreftelse innen tidsavbruddet, gjentar senderen overføringen. Rammestrukturen er vist i fig. 1.4. Rekkefølgen for overføring av rammefelt er fra venstre mot høyre. Hensikten med rammefeltene er som følger.

Yu.F.Kozhanov, Kolbanev M.O-GRENSESNITT OG PROTOKOLLER FOR NESTE GENERASJONS NETTVERK

______________________________________________________________________________

Ris. 1.4. HDLC rammefeltstruktur

Hver overført ramme må begynne og slutte med kombinasjonen "Flagg", som har en bitstruktur på formen 01111110 (0x7e). Den samme flaggkombinasjonen kan brukes som en lukkende for en ramme og en åpning for den neste rammen. "Flagg"-kombinasjoner må oppdages av mottakersiden for å bestemme rammegrenser. For å sikre kodeuavhengig overføring av informasjon, er det nødvendig å ekskludere fra påfølgende felt i rammen alle kombinasjoner som sammenfaller med tjenestetegn (for eksempel "Flagg"-kombinasjonen).

I I asynkron modus dannes alle rammefelt byte for byte, hver byte innledes med en "start"-bit og slutter med en "stopp"-bit.

I synkron modus brukes heller byte-innsetting, eller bit-innsetting. I det første tilfellet erstattes bytesekvensene 0x7e ("Flagg") i rammefeltene med 2-bytesekvenser 0x7d og 0x5e, 0x7d med 0x7d og 0x5d, 0x03 med 0x7d og 0x23. I det andre tilfellet, etter at alle feltene i rammen er dannet, utføres en bit-for-bit skanning av innholdet i hver ramme mellom "Flagg"-kombinasjonene, og en "null"-bit settes inn etter hver femte tilstøtende "én". " biter. Når du dekoder en ramme ved mottak, utføres en bit-for-bit skanning av innholdet i rammen mellom "Flagg"-kombinasjonene og "null"-biten fjernes etter hver femte tilstøtende "én"-bit.

Adressefeltet har en konstant verdi på 11111111 (0xff), og kontrollfeltet har en konstant verdi på 00000011 (0x03).

Protokollfeltet har verdien 0xc021 for LCP-protokollen, 0xc223 for CHAP-protokollen, 0x8021 for IPCP og 0x0021 for IP-protokollen.

Fyllingen av informasjonsfeltet avhenger av protokolltypen, men lengden bør ikke være mindre enn 4 byte.

Frame Check Sequence (FCS) på overføringen er dannet slik at a) når informasjonen mellom flaggene multipliseres med X16 og b) etterfølgende divisjon modulo 2 med det genererende polynomet X16 + X12 + X5 + 1, vil resultatet bli lik det konstante tallet 0xf0b8.

Prosedyren for en PSTN-abonnent for å få tilgang til Internett består av flere trinn. Det første trinnet bruker LCP-protokollen (Protocol = 0xc021), som

bruker følgende format (fig. 1.5).

Ris. 1.5. LCP-rammeformat

Protokollfeltet har verdien 0xc021. Hver melding er preget av sin egen kode (kode), sekvensnummer (ID) og lengde (lengde). Meldingslengden inkluderer alle felt fra Kode til FCS. En melding kan inneholde flere parametere, som hver er preget av parametertypen (Type),

lengde (lengde) og data (dato).

(Configure-Nak), 04 – konfigurasjonsavslag (Configure-Reject), 05 – frakoblingsforespørsel (Terminate-Request), 06 – frakoblingsbekreftelse (Terminate-Ack).

Et fullstendig diagram over interaksjonen mellom terminalenheten (vert), nettverkstilgangsserveren (NAS) og autentiserings-, autorisasjons- og regnskapsserveren (AAA) når du organiserer PSTN-abonnenttilgang til Internett, er vist i fig. 1.6.

______________________________________________________________________________

Fra figur 1.6 kan det ses at verten i utgangspunktet via LCP-protokollen (Protocol = 0xc021) ba om en forbindelse med parameterne MTU=300, PFC=7, men som et resultat av deres koordinering med NAS-tilgangsserveren (Kode=02 ), parametrene MTU=200 (MTU - maksimal størrelse pakke i byte), autentiseringsprotokoll – CHAP (Auth.prot=c223). Utvekslingen av komprimerte overskrifter (PFC=7) av NAS-tilgangsserveren ble avvist (kode=04).

Type = 3, IP-adresse = a.b.c.d, maske,

Protokoll = 0xc021, kode=04,

Protokoll = 0xc021, kode=01,

Type = 1, MTU=300

Protokoll = 0xc021, kode=03,

Type = 1, MTU=200

Protokoll = 0xc021, kode=01,

Type = 1, MTU=200

Protokoll = 0xc021, kode=02,

Type = 1, MTU=200

Protokoll = 0xc021, kode=01,

Protokoll = 0xc021, kode=02,

Type = 3, Auth.prot=0xc223, Algoritme=5

Protokoll = 0xc223, kode=01,

Protokoll = 0xc223, kode=02,

Prot=UDP, kode=01,

Navn=ABC, Verdi=W

Auth = 0, Attr = Navn, Chall=V

Prot=UDP, kode=02,

IP-adresse=a.b.c.d , maske,

Prot=UDP, kode=05, Data

Protokoll = 0x0021, ...

Protokoll =0x0021, ...

Protokoll = 0xc021, kode=05,

1994, DS]. Essensen av autentiseringsprosedyren er at NAS-en sender et tilfeldig tall V til verten, og verten returnerer et annet tall W, beregnet av en tidligere kjent funksjon ved bruk av navn og passord, som legges inn av brukeren på datamaskinen fra Internett-kort kjøpt fra leverandør. Med andre ord, W=f(V, Navn, Passord). Det antas at en angriper (hacker) er i stand til å fange opp verdiene V, Navn og W sendt over nettverket, og han kjenner algoritmen for å beregne funksjonen f. Essensen av dannelsen av W er at de første elementene (bits) tilfeldig tall V er "blandet" på forskjellige måter med passordelementer som er ukjente for angriperen. Den resulterende chifferteksten blir deretter komprimert, for eksempel å legge til byte modulo two. Denne transformasjonen kalles en digest-funksjon eller hash-funksjon, og resultatet er en digest. Den nøyaktige prosedyren for å generere sammendraget bestemmes av MD5-algoritmen og er beskrevet i. NAS-en, ved å bruke RADIUS-protokollen, ber om den sanne verdien til W fra AAA-serveren, og sender den verdiene Name og Challenge=V. AAA-serveren, basert på verdiene V og Navn mottatt fra NAS-en og passordet Passordet den har i databasen, bruker den samme algoritmen for å beregne W og sende den til NAS-en. NAS-en sammenligner de to W-verdiene som er mottatt fra verten og fra AAA-serveren: hvis de samsvarer, sendes en melding om vellykket autentisering til verten - Suksess (kode=03).

På det tredje trinnet skjer konfigurasjonen nettverksparametere via IPCP-protokoll (aka PPP IPC, Protocol=0x8021). Verten ber om nettverks-IP-adresser fra NAS-en og NAS-en tildeler en IP-adresse for verten fra bassenget (området) (IP-adresse=a.b.c.d), og

rapporterer også IP-adressen til DNS-serveren (IP-adresse=e.f.g.h). NAS via RADIUS-protokoll

sender en melding (Kode=04) til AAA-serveren om start av lading og mottar bekreftelse (Kode=05).

På 4. trinn starter brukeren en kommunikasjonsøkt med Internett via IP-protokollen (Protokoll = 0x0021).

Etter at økten er fullført (trinn 5), sender brukeren en melding om tilkoblingsfeil til NAS-en via LCP-protokollen (kode=05), NAS-en bekrefter denne meldingen (kode=06), sender en melding om slutten av ladingen til AAA-serveren og mottar bekreftelse fra den. Alle enheter returneres til sin opprinnelige tilstand.

SPØRSMÅL TIL DEL 1.4

1. Nevn sammensetningen og formålet med familien av PPP-protokoller.

Svar. LCP – for å forhandle pakkeutvekslingsparametere, CHAP – for å etablere brukerlegitimitet, IPCP – for å tildele en IP-adresse.

2. Gir PPP feildeteksjon og ryddig levering av pakker?

Svar. Feildeteksjon - ja, ordnet levering - nei, dette leveres av TCP-protokollen.

3. Hvor lagres brukerautentiseringsdata?

Svar. På Internett-kartet og på AAA-serveren.

4. Er det mulig å fastslå brukerens IP-adresse før du oppretter en tilkobling til NAS-serveren?

Svar: Nei. Etter vellykket autentisering utsteder NAS-en en gratis IP-adresse fra det tildelte adresseområdet.

5. Hvilke metoder brukes for å ta hensyn til kostnadene for Internett-tilkoblinger? Svar: Vanligvis er det et abonnementsgebyr eller et gebyr for volumet av mottatt

Fra stikkontakter til enhetsdrivere

Introduksjon til protokoller

Mens den formelle introduksjonen til nettverk refererer til Open Systems Interconnection (OSI)-modellen, bruker denne introduksjonen til Linux-kjernenettverksstakken en firelagsmodell kjent som Internett-modellen (se figur 1).

Figur 1. Internett-modell av nettverksstakken

På bunnen av stabelen er datalinklaget. Datalinklag refererer til enhetsdrivere som gir tilgang til det fysiske laget, som kan bestå av flere medier som serielle lenker eller Ethernet-enheter. Over kanalen er nettverkslaget, som er ansvarlig for å dirigere pakker til destinasjonen. Det neste nivået kalles transportere ansvarlig for peer-to-peer-kommunikasjon (for eksempel innen en vert). Nettverkslaget administrerer kommunikasjon mellom verter, og transportlaget administrerer kommunikasjon mellom endepunkter innenfor disse vertene. Endelig er det påføringslag, som vanligvis er semantisk og forstår de flyttede dataene. Hypertext Transfer Protocol (HTTP) flytter for eksempel forespørsler og svar for webinnhold mellom en server og en klient.

I hovedsak går lagene i nettverksstabelen under mer gjenkjennelige navn. På datalinklaget finner du Ethernet, det vanligste høyhastighetsmediet. Eldre koblingslagsprotokoller inkluderer serielle protokoller som Serial Line Internet Protocol (SLIP), Compressed SLIP (CSLIP) og Point-to-Point Protocol (PPP). Den vanligste nettverkslagsprotokollen er Internet Protocol (IP), men det er andre som tjener andre behov, for eksempel Internet Control Message Protocol (ICMP) og Address Resolution Protocol (ARP). På transportlaget er disse Transmission Control Protocol (TCP) og User Datagram Protocol (UDP). Til slutt inkluderer applikasjonslaget mange av protokollene vi er kjent med, inkludert HTTP, en standard nettprotokoll, og SMTP (Simple Mail Transfer Protocol), en e-postoverføringsprotokoll.

Kjernenettverksarkitektur

La oss nå gå videre til arkitekturen til Linux-nettverksstabelen og se hvordan den implementerer Internett-modellen. Figur 2 viser et høyt nivå av Linux-nettverksstakken. Øverst er brukerplassnivået eller påføringslag, som definerer brukerne av nettverksstakken. Nedenfor er fysiske enheter, som gir muligheten til å koble til nettverk (serielle eller høyhastighetsnettverk som Ethernet). I sentrum, eller i kjerneplass, er nettverksundersystemet som er fokus i denne artikkelen. Socketbuffere (sk_buffs) kjører gjennom bakenden av nettverksstakken som flytter pakkedata mellom kilder og destinasjoner. Strukturen til sk_buff vil bli kort vist.

Figur 2. Høynivåarkitektur for Linux-nettverksstakken

Først vil du få en rask oversikt over de grunnleggende elementene i Linux-nettverksundersystemet, med mer detaljer i de følgende delene. Øverst (se figur 2) er et system kalt systemanropsgrensesnittet. Det gir ganske enkelt en måte for brukerromsapplikasjoner å få tilgang til kjernens nettverksundersystem. Deretter kommer det protokollagnostiske laget, som gir en generell måte å jobbe med protokoller for lavere transportlag. Deretter kommer de faktiske protokollene, som på Linux inkluderer de innebygde protokollene TCP, UDP og selvfølgelig IP. Den neste er et annet uavhengig lag som gir et felles grensesnitt til og fra de individuelle tilgjengelige enhetsdriverne, fulgt på slutten av disse driverne selv.

Systemanropsgrensesnitt

Systemanropsgrensesnittet kan beskrives fra to perspektiver. Når et nettverksanrop foretas av brukeren, multiplekses det via et systemkall til kjernen. Dette ender opp som et kall til sys_socketcall i ./net/socket.c, som deretter demultiplekser anropet til det tiltenkte målet. Et annet perspektiv på systemanropsgrensesnittet er å bruke vanlige filoperasjoner for nettverksinngang/utgang (I/O). Normale lese- og skriveoperasjoner kan for eksempel utføres på en nettverkskontakt (som er representert av en filbeskrivelse som en vanlig fil). Så selv om det er operasjoner som er spesifikke for nettverk (opprette en socket med en call to socket , assosiere den med et håndtak med en call to connect , og så videre), er det også en rekke standard filoperasjoner som gjelder for nettverksobjekter som om de var vanlige filer. Til slutt gir systemanropsgrensesnittet et middel for å overføre kontroll mellom en brukerplassapplikasjon og kjernen.

Protokollagnostisk grensesnitt

Socketlaget er et protokollagnostisk grensesnitt som gir et sett med standardfunksjoner for å støtte en rekke forskjellige protokoller. Dette laget støtter ikke bare de vanlige TCP- og UDP-protokollene, men også IP, rå Ethernet og andre transportprotokoller som Stream Control Transmission Protocol (SCTP).

Kommunikasjon gjennom nettverksstakken skjer via en stikkontakt. Socketstrukturen i Linux er struct sock, definert i linux/include/net/sock.h. Denne store strukturen inneholder all nødvendig tilstand for en individuell stikkontakt, inkludert den spesifikke protokollen stikkontakten bruker og operasjonene som kan utføres på den.

Nettverksundersystemet kjenner til de tilgjengelige protokollene fra en spesiell struktur som definerer dens evner. Hver protokoll inneholder en struktur kalt proto (finnes i linux/include/net/sock.h). Denne strukturen definerer de individuelle stikkontaktoperasjonene som kan utføres fra stikkontaktlaget til transportlaget (for eksempel hvordan man oppretter en stikkontakt, hvordan man oppretter en forbindelse til en stikkontakt, hvordan man lukker en stikkontakt, etc.).

Nettverksprotokoller

Nettverksprotokollseksjonen definerer de individuelle nettverksprotokollene som er tilgjengelige (som TCP, UDP og så videre). De initialiseres på begynnelsen av dagen i inet_init-funksjonen i linux/net/ipv4/af_inet.c (siden TCP og UDP er i inet-familien av protokoller). Funksjonen inet_init registrerer hver av de innebygde protokollene som bruker protoregister-funksjonen. Denne funksjonen er definert i linux/net/core/sock.c, og i tillegg til å legge til en protokoll til listen over gyldige, kan den tildele en eller flere platecacher om nødvendig.

Du kan se hvordan individuelle protokoller identifiserer seg gjennom protostrukturen i filene tcp_ipv4.c, udp.c og raw.c, i linux/net/ipv4/. Hver av disse protokollstrukturene er tilordnet som en type og protokoll til en inetsw_array, som tildeler de innebygde protokollene til operasjonene deres. Strukturen til inetsw_array og dens tilkoblinger er vist i figur 3. Hver av protokollene i denne matrisen initialiseres på begynnelsen av dagen i inetsw ved å kalle inet_register_protosw fra inet_init . Inet_init-funksjonen initialiserer også ulike inet-moduler som ARP, ICMP, IP-moduler og TCP- og UDP-moduler.

Figur 3. Internett-protokollarraystruktur

Socket og protokollkorrelasjon

Husk at når en socket opprettes, definerer den en type og en protokoll, for eksempel my_sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0) . AF_INET spesifiserer en Internett-adressefamilie med en strømkontakt definert som SOCK_STREAM (som vist her i inetsw_array).

Databevegelse for sockets skjer ved å bruke en grunnleggende struktur kalt socket buffer (sk_buff). sk_buff inneholder pakkedata og tilstandsdata som spenner over flere lag av protokollstabelen. Hver pakke som sendes eller mottas er representert i sk_buff. Strukturen til sk_buff er definert i linux/include/linux/skbuff.h og er vist i figur 4.

Figur 4. Socket buffer og dens tilkoblinger til andre strukturer

Som du kan se, flere sk_buff strukturer for av denne forbindelsen kan kobles sammen. Hver av dem identifiserer strukturen til enheten (net_device) som pakken sendes eller mottas til. Siden hver pakke er representert i sk_buff , er pakkehodene praktisk definert av et sett med pekere ( th , iph og mac for Media Access Control (MAC)-overskriften. Siden sk_buff-strukturer er sentrale i organiseringen av socketdata, er et tall av støttefunksjoner: Det er funksjoner for å lage, ødelegge, klone og administrere sk_buff-køen.

Socket-buffere er designet for å kommunisere med hverandre for en gitt socket og inkluderer en stor mengde informasjon, inkludert referanser til protokolloverskrifter, tidsstempler (når pakken ble sendt eller mottatt) og den tilsvarende enheten.

Enhetsagnostisk grensesnitt

Under protokolllaget er et annet uavhengig grensesnittlag som kobler protokoller til forskjellige fysiske enhetsdrivere med forskjellige muligheter. Dette laget gir et standardsett med funksjoner som brukes av nettverksenheter på lavt nivå for å kunne samhandle med høynivåprotokollstabelen.

Først av alt kan enhetsdrivere registrere og avregistrere seg selv med kjernen ved å ringe register_netdevice eller unregister_netdevice . Den anropende kommandoen fyller først ut net_device-strukturen og sender den deretter videre for registrering. Kjernen kaller sin init-funksjon (hvis definert), utfører noen helsesjekker, oppretter en sysfs-oppføring og legger deretter til en ny enhet i enhetslisten ( koblet liste enheter som er aktive i kjernen). Net_device-strukturen finner du i linux/include/linux/netdevice.h. Noen funksjoner er i linux/net/core/dev.c.

Dev_queue_xmit-funksjonen brukes til å sende sk_buff fra protokolllaget til enheten. Den setter sk_buff i kø for mulig videresending av den aktuelle enhetsdriveren (enheten definert av net_device eller sk_buff->dev-pekeren i sk_buff). Dev-strukturen inneholder en metode kalt hard_start_xmit som lagrer en driverfunksjon for å initialisere sk_buff-overføringen.

Mottak av pakken gjøres tradisjonelt ved å bruke netif_rx . Når en enhetsdriver på lavere nivå mottar en pakke (inneholdt i en tildelt sk_buff), går sk_buff opp til nettverkslaget ved å bruke et kall til netif_rx . Denne funksjonen setter deretter sk_buff i kø til et høyere protokollnivå for videre behandling ved bruk av netif_rx_schedule . Funksjonene dev_queue_xmit og netif_rx er plassert i linux/net/core/dev.c.

Til slutt ble et nytt applikasjonsprogramgrensesnitt (NAPI) introdusert i kjernen for å koble til det enhetsuavhengige (dev) laget. Noen drivere bruker det, men de aller fleste bruker fortsatt det eldre grensesnittet for rammeanskaffelse (omtrent seks av syv). NAPI kan gi bedre ytelse under tung belastning samtidig som man unngår avbrudd på hver innkommende ramme.

Enhetsdrivere

Nederst i nettverksstabelen er enhetsdrivere, som kontrollerer fysiske nettverksenheter. Eksempler på enheter på dette nivået inkluderer SLIP-driveren over seriell grensesnitt eller en Ethernet-driver over en Ethernet-enhet.

Under initialiseringen tildeler enhetsdriveren plass til net_device-strukturen og initialiserer den deretter med de nødvendige rutinene. En av dem, kalt dev->hard_start_xmit, spesifiserer hvordan topplaget skal stille sk_buff i kø for overføring. Det er bestått sk_buff . Hvordan denne funksjonen fungerer avhenger av maskinvaren, men typisk flyttes pakken beskrevet i sk_buff til det som kalles en "maskinvarering" eller "kø". Frame-ankomst, som beskrevet i det enhetsuavhengige laget, bruker netif_rx- eller netif_receive_skb-grensesnittet til den NAPI-kompatible nettverksdriveren. NAPI-driveren pålegger begrensninger på egenskapene til den underliggende maskinvaren. Se avsnittet for detaljer.

Etter at en enhetsdriver har konfigurert sine grensesnitt i utviklerstrukturen, gjør et kall til register_netdevice den tilgjengelig for bruk. I linux/drivers/net kan du finne drivere som er spesifikke for nettverksenheter.

Gå videre

Linux-kildekoden er en fin måte å lære om driverdesign for mange typer enheter, inkludert nettverksenhetsdrivere. Du vil finne forskjeller i utformingen og bruken av de tilgjengelige kjerne-API-ene, men hver vil være nyttig enten som instruksjoner eller som utgangspunkt for en ny driver. Resten av koden i nettverksstakken er standard og brukes til en ny protokoll kreves. Men selv da fungerer implementeringer av TCP (for en strømmeprotokoll) eller UDP (for en meldingsoverføringsprotokoll) som nyttige modeller for å starte ny utvikling.

Denne artikkelen vil dekke det grunnleggende om TCP/IP-modellen. For bedre forståelse er hovedprotokollene og tjenestene beskrevet. Det viktigste er å ta deg god tid og prøve å forstå hver ting trinn for trinn. De henger alle sammen og uten å forstå den ene vil det være vanskelig å forstå den andre. Informasjonen her er veldig overfladisk, så denne artikkelen kan lett kalles "en TCP/IP-protokollstabel for dummies." Imidlertid er mange ting her ikke så vanskelig å forstå som de kan virke ved første øyekast.

TCP/IP

TCP/IP-stakken er en nettverksmodell for dataoverføring på et nettverk; den bestemmer rekkefølgen enhetene samhandler i. Data går inn i datalinklaget og behandles etter tur av hvert lag over. Stabelen er representert som en abstraksjon som forklarer prinsippene for behandling og mottak av data.

TCP/IP-nettverksprotokollstabelen har 4 nivåer:

  1. Kanal (lenke).
  2. Nettverk (Internett).
  3. Transportere.
  4. Applikasjon.

Påføringslag

Applikasjonslaget gir muligheten til å samhandle mellom applikasjonen og andre lag i protokollstabelen, analyserer og konverterer innkommende informasjon til et format som passer for programvare. Er nærmest brukeren og samhandler direkte med denne.

  • HTTP;
  • SMTP;

Hver protokoll definerer sin egen rekkefølge og prinsipper for arbeid med data.

HTTP (HyperText Transfer Protocol) er designet for dataoverføring. Den sender for eksempel dokumenter i HTML-format som fungerer som grunnlaget for en nettside. På en forenklet måte presenteres arbeidsskjemaet som "klient - server". Klienten sender en forespørsel, serveren godtar den, behandler den riktig og returnerer det endelige resultatet.

Fungerer som standard for overføring av filer over nettverket. Klienten sender en forespørsel om en bestemt fil, serveren søker etter denne filen i sin database og sender den som et svar hvis den blir funnet vellykket.

Brukes til å overføre e-post. SMTP-operasjonen inkluderer tre sekvensielle trinn:

  1. Fastsettelse av avsenderens adresse. Dette er nødvendig for å returnere brev.
  2. Mottakerdefinisjon. Dette trinnet kan gjentas flere ganger når du spesifiserer flere mottakere.
  3. Bestemme meldingsinnhold og sending. Data om type melding overføres som tjenesteinformasjon. Hvis serveren bekrefter at den er klar til å akseptere pakken, er selve transaksjonen fullført.

Overskrift

Overskriften inneholder tjenestedata. Det er viktig å forstå at de kun er ment for et bestemt nivå. Det betyr at så snart pakken er sendt til mottaker, vil den bli behandlet der etter samme modell, men i omvendt rekkefølge. Den innebygde overskriften vil inneholde spesiell informasjon som bare kan behandles på en bestemt måte.

For eksempel kan en overskrift nestet ved transportlaget bare behandles av transportlaget på den andre siden. Andre vil rett og slett ignorere det.

Transportlag

På transportlaget behandles den mottatte informasjonen som en enkelt enhet, uavhengig av innholdet. Mottatte meldinger er delt inn i segmenter, en header legges til dem, og det hele sendes nedstrøms.

Dataoverføringsprotokoller:

Den vanligste protokollen. Den er ansvarlig for garantert dataoverføring. Når du sender pakker, kontrolleres deres kontrollsum, transaksjonsprosessen. Det betyr at informasjonen kommer «sikker og forsvarlig» fram uansett forholdene.

UDP (User Datagram Protocol) er den nest mest populære protokollen. Den er også ansvarlig for dataoverføring. Dens karakteristiske trekk ligger i dens enkelhet. Pakkene sendes ganske enkelt uten å opprette noen spesiell forbindelse.

TCP eller UDP?

Hver av disse protokollene har sitt eget omfang. Det er logisk bestemt av egenskapene til arbeidet.

Den største fordelen med UDP er overføringshastigheten. TCP er en kompleks protokoll med mange kontroller, mens UDP ser ut til å være mer forenklet og derfor raskere.

Ulempen ligger i enkelheten. På grunn av mangelen på kontroller er ikke dataintegriteten garantert. Dermed blir informasjonen ganske enkelt sendt, og alle kontroller og lignende manipulasjoner forblir hos applikasjonen.

UDP brukes for eksempel til å se videoer. For en videofil er tap av et lite antall segmenter ikke kritisk, mens lastehastighet er den viktigste faktoren.

Men hvis du trenger å sende passord eller bankkortdetaljer, er behovet for å bruke TCP åpenbart. Å miste selv de minste dataene kan få katastrofale konsekvenser. Hastighet i dette tilfellet er ikke like viktig som sikkerhet.

Nettverkslag

Nettverkslaget danner pakker fra den mottatte informasjonen og legger til en overskrift. Den viktigste delen av dataene er IP- og MAC-adressene til avsendere og mottakere.

IP-adresse (Internet Protocol-adresse) - den logiske adressen til enheten. Inneholder informasjon om enhetens plassering på nettverket. Eksempel på oppføring: .

MAC-adresse (Media Access Control-adresse) - den fysiske adressen til enheten. Brukes til identifikasjon. Tilordnet nettverksutstyr på produksjonsstadiet. Presentert som et seks-byte tall. For eksempel: .

Nettverkslaget er ansvarlig for:

  • Fastsettelse av leveringsveier.
  • Overføring av pakker mellom nettverk.
  • Tildeling av unike adresser.

Rutere er nettverkslagsenheter. De baner vei mellom datamaskinen og serveren basert på de mottatte dataene.

Den mest populære protokollen på dette nivået er IP.

IP (Internet Protocol) er en Internett-protokoll designet for adressering på nettverket. Brukes til å bygge ruter langs hvilke pakker utveksles. Har ingen midler til å kontrollere og bekrefte integritet. For å gi leveringsgarantier brukes TCP, som bruker IP som transportprotokoll. Å forstå prinsippene for denne transaksjonen forklarer mye av grunnlaget for hvordan TCP/IP-protokollstabelen fungerer.

Typer IP-adresser

Det er to typer IP-adresser som brukes i nettverk:

  1. Offentlig.
  2. Privat.

Offentlig (Offentlig) brukes på Internett. Hovedregelen er absolutt unikhet. Et eksempel på deres bruk er rutere, som hver har sin egen IP-adresse for interaksjon med Internett. Denne adressen kalles offentlig.

Private (Private) brukes ikke på Internett. I det globale nettverket er ikke slike adresser unike. Et eksempel er et lokalt nettverk. Hver enhet er tildelt en unik IP-adresse innenfor et gitt nettverk.

Interaksjon med Internett utføres gjennom en ruter, som, som nevnt ovenfor, har sin egen offentlige IP-adresse. Dermed vises alle datamaskiner som er koblet til ruteren på Internett under navnet på én offentlig IP-adresse.

IPv4

Den vanligste versjonen av Internett-protokollen. Forut for IPv6. Opptaksformatet er fire åttebiters tall atskilt med prikker. Nettverksmasken indikeres gjennom brøktegnet. Adresselengden er 32 biter. I de aller fleste tilfeller, når vi snakker om en IP-adresse, mener vi IPv4.

Opptaksformat: .

IPv6

Denne versjonen er ment å løse problemer med den forrige versjonen. Adresselengden er 128 biter.

Hovedproblemet som IPv6 løser er utmattelsen av IPv4-adresser. Forutsetningene begynte å dukke opp allerede tidlig på 80-tallet. Til tross for at dette problemet gikk inn i et akutt stadium allerede i 2007-2009, begynner implementeringen av IPv6 veldig sakte å få fart.

Den største fordelen med IPv6 er en raskere Internett-tilkobling. Dette er fordi denne versjonen av protokollen ikke krever adresseoversettelse. Enkel ruting utføres. Dette er rimeligere, og derfor gis tilgang til Internett-ressurser raskere enn i IPv4.

Eksempel på oppføring: .

Det finnes tre typer IPv6-adresser:

  1. Unicast.
  2. Anycast.
  3. Multicast.

Unicast er en type IPv6 unicast. Når den sendes, når pakken bare grensesnittet som ligger på den tilsvarende adressen.

Anycast refererer til IPv6 multicast-adresser. Den sendte pakken vil gå til nærmeste nettverksgrensesnitt. Kun brukt av rutere.

Multicast er multicast. Dette betyr at den sendte pakken vil nå alle grensesnitt som er i multicast-gruppen. I motsetning til kringkasting, som "kringkastes til alle", sender multicast kun til en bestemt gruppe.

Nettverksmaske

Subnettmasken bestemmer subnettet og vertsnummeret fra IP-adressen.

For eksempel har en IP-adresse en maske. I dette tilfellet vil opptaksformatet se slik ut. Tallet "24" er antall biter i masken. Åtte biter er lik en oktett, som også kan kalles en byte.

Mer detaljert kan subnettmasken representeres i det binære tallsystemet som følger: . Den har fire oktetter og oppføringen består av "1" og "0". Hvis vi legger sammen antall enheter, får vi totalt "24". Heldigvis trenger du ikke telle med én, fordi det er 8 verdier i en oktett. Vi ser at tre av dem er fylt med enere, legger dem sammen og får "24".

Hvis vi snakker spesifikt om subnettmasken, har den i binær representasjon enten enere eller nuller i en oktett. I dette tilfellet er sekvensen slik at bytene med enere kommer først, og først deretter med nuller.

La oss se på et lite eksempel. Det er en IP-adresse og en subnettmaske. Vi teller og skriver ned:. Nå matcher vi masken med IP-adressen. De maskeoktettene der alle verdier er lik én (255) lar de tilsvarende oktettene i IP-adressen være uendret. Hvis verdien er nuller (0), blir oktettene i IP-adressen også nuller. Dermed får vi i verdien av subnettadressen.

Subnett og vert

Subnettet er ansvarlig for den logiske separasjonen. I hovedsak er dette enheter som bruker det samme lokale nettverket. Bestemmes av en rekke IP-adresser.

Vert er adressen til nettverksgrensesnittet (nettverkskort). Bestemmes fra IP-adressen ved hjelp av en maske. For eksempel: . Siden de tre første oktettene er undernettet, forblir det. Dette er vertsnummeret.

Utvalget av vertsadresser er fra 0 til 255. Verten nummerert "0" er faktisk adressen til selve undernettet. Og vertsnummeret "255" er en kringkaster.

Adressering

Det er tre typer adresser som brukes for adressering i TCP/IP-protokollstabelen:

  1. Lokalt.
  2. Nettverk.
  3. Domenenavn.

MAC-adresser kalles lokale. De brukes til adressering i lokale nettverksteknologier som Ethernet. I sammenheng med TCP/IP betyr ordet "lokal" at de kun opererer innenfor et subnett.

Nettverksadressen i TCP/IP-protokollstabelen er IP-adressen. Når du sender en fil, leses mottakerens adresse fra overskriften. Med dens hjelp lærer ruteren vertsnummeret og subnettet og, basert på denne informasjonen, oppretter ruteren til sluttnoden.

Domenenavn er menneskelesbare adresser for nettsteder på Internett. Webservere på Internett er tilgjengelige via en offentlig IP-adresse. Det er vellykket behandlet av datamaskiner, men det virker for upraktisk for folk. For å unngå slike komplikasjoner brukes domenenavn, som består av områder kalt "domener". De er ordnet i et strengt hierarki, fra toppnivå til bunn.

Et toppnivådomene representerer spesifikk informasjon. Generisk (.org, .net) er ikke begrenset av noen strenge grenser. Den motsatte situasjonen er med lokale (.us, .ru). De er vanligvis lokaliserte.

Lavnivådomener er alt annet. Den kan ha hvilken som helst størrelse og inneholde et hvilket som helst antall verdier.

For eksempel er "www.test.quiz.sg" et riktig domenenavn, der "sg" er et lokalt første (topp) nivå domene, "quiz.sg" er et andre nivå domene, "test.quiz.sg" er et domene på tredje nivå. Domenenavn kan også kalles DNS-navn.

DNS (Domain Name System) etablerer en tilordning mellom domenenavn og den offentlige IP-adressen. Når du skriver inn et domenenavn i nettleseren din, vil DNS oppdage den tilsvarende IP-adressen og rapportere den til enheten. Enheten vil behandle dette og returnere det som en nettside.

Datalinklag

Ved lenkelaget bestemmes forholdet mellom enheten og det fysiske overføringsmediet og en header legges til. Ansvarlig for koding av data og klargjøring av rammer for overføring over det fysiske mediet. Nettverkssvitsjer fungerer på dette nivået.

De vanligste protokollene:

  1. Ethernet.
  2. WLAN.

Ethernet er den vanligste kablede LAN-teknologien.

WLAN er et lokalt nettverk basert på trådløs teknologi. Enheter samhandler uten fysiske kabeltilkoblinger. Et eksempel på den vanligste metoden er Wi-Fi.

Konfigurere TCP/IP til å bruke en statisk IPv4-adresse

En statisk IPv4-adresse tildeles direkte i enhetsinnstillingene eller automatisk ved tilkobling til nettverket og er permanent.

For å konfigurere TCP/IP-protokollstabelen til å bruke en permanent IPv4-adresse, skriv inn ipconfig/all-kommandoen i konsollen og finn følgende data.

Konfigurere TCP/IP for å bruke en dynamisk IPv4-adresse

En dynamisk IPv4-adresse brukes en stund, leies ut og endres deretter. Tilordnes enheten automatisk når den er koblet til nettverket.

For å konfigurere TCP/IP-protokollstabelen til å bruke en ikke-permanent IP-adresse, må du gå til egenskapene til ønsket tilkobling, åpne IPv4-egenskapene og merke av i boksene som angitt.

Dataoverføringsmetoder

Data overføres gjennom det fysiske mediet på tre måter:

  • Enkelt.
  • Halv dupleks.
  • Full Duplex.

Simplex er en enveiskommunikasjon. Overføring utføres av bare én enhet, mens den andre kun mottar signalet. Vi kan si at informasjon overføres i bare én retning.

Eksempler på simplekskommunikasjon:

  • TV-kringkasting.
  • Signal fra GPS-satellitter.

Halv-dupleks er toveiskommunikasjon. Imidlertid kan bare én node sende et signal om gangen. Med denne typen kommunikasjon kan ikke to enheter bruke samme kanal samtidig. Full toveiskommunikasjon er kanskje ikke fysisk mulig eller kan føre til kollisjoner. Det sies at de er i konflikt om overføringsmediet. Denne modusen brukes ved bruk av koaksialkabel.

Et eksempel på halv-dupleks kommunikasjon er kommunikasjon via walkie-talkie på én frekvens.

Full Duplex - full toveiskommunikasjon. Enheter kan kringkaste et signal og motta samtidig. De er ikke i konflikt om overføringsmediet. Denne modusen brukes når du bruker Fast Ethernet-teknologi og en tvunnet parforbindelse.

Et eksempel er telefonkommunikasjon via et mobilnett.

TCP/IP vs OSI

OSI-modellen definerer prinsippene for dataoverføring. Lagene i TCP/IP-protokollstabelen tilsvarer direkte denne modellen. I motsetning til firelags TCP/IP, har den 7 lag:

  1. Fysisk.
  2. Kanal (Datalink).
  3. Nettverk.
  4. Transportere.
  5. Økt.
  6. Presentasjon.
  7. Applikasjon.

Det er ikke nødvendig å fordype seg for dypt i denne modellen på dette tidspunktet, men i det minste er en overfladisk forståelse nødvendig.

Applikasjonslaget i TCP/IP-modellen tilsvarer de tre øverste OSI-lagene. De jobber alle med applikasjoner, så du kan tydelig se logikken i denne kombinasjonen. Denne generaliserte strukturen til TCP/IP-protokollstabelen gjør abstraksjonen lettere å forstå.

Transportlaget forblir uendret. Utfører de samme funksjonene.

Nettverkslaget er også uendret. Utfører nøyaktig de samme oppgavene.

Datalinklaget i TCP/IP tilsvarer de to siste OSI-lagene. Datalinklaget etablerer protokoller for overføring av data over det fysiske mediet.

Fysisk representerer den faktiske fysiske forbindelsen - elektriske signaler, kontakter, etc. I TCP/IP-protokollstabelen ble det besluttet å kombinere disse to lagene til ett, siden de begge omhandler det fysiske mediet.

Et avtalt sett med protokoller på forskjellige nivåer, tilstrekkelig til å organisere internettarbeid, kalles protokollstabel. For hvert nivå er et sett med spørringsfunksjoner definert for interaksjon med det høyere nivået, som kalles grensesnitt. Reglene for interaksjon mellom to maskiner kan beskrives som et sett med prosedyrer for hvert nivå, som kalles protokoller.

Det er mange protokollstabler som er mye brukt i nettverk. Dette er stabler som er internasjonale og nasjonale standarder, og proprietære stabler som har blitt utbredt på grunn av utbredelsen av utstyr fra et bestemt selskap. Eksempler på populære protokollstabler inkluderer Novells IPX/SPX-stack, TCP/IP-stakken som brukes på Internett og mange UNIX-baserte nettverk, International Standards Organizations OSI-stack, Digital Equipment Corporations DECnet-stack og flere andre.

Protokollstabler er delt inn i tre nivåer:

    transportere;

    anvendt.

Nettverksprotokoller

Nettverksprotokoller gir følgende tjenester: adressering og rutinginformasjon, sjekking for feil, forespørsel om videresending og etablering av regler for interaksjon i et spesifikt nettverksmiljø. Nedenfor er de mest populære nettverksprotokollene.

    DDP(DatagramDeliveryProtocol) Apples dataoverføringsprotokoll som brukes i AppleTalk.

    IP(Internet Protocol - Internett-protokoll). En TCP/IP-stakkprotokoll som gir adresserings- og rutinginformasjon.

    IPX(InternetworkPacketeXchange) i NWLink En NovelNetWare-protokoll som brukes til å rute og rute pakker.

    NetBEUI(NetBIOSExtendedUserInterface – utvidet brukergrensesnitt grunnleggende nettverk I/O-system) . Denne protokollen er utviklet i fellesskap av IBM og Microsoft, og gir transporttjenester for NetBIOS.

Transportprotokoller

Transportprotokoller gir følgende tjenester for pålitelig transport av data mellom datamaskiner. Nedenfor er de mest populære transportprotokollene.

    ATP(AppleTalkProtocol – AppleTalk Transaction Protocol) og NBP(NameBindingProtocol – Navnebindingsprotokoll). AppleTalk-økt- og transportprotokoller.

    NetBIOS ( Grunnleggende nettverk I/O-system) . NetBIOS Etablerer en forbindelse mellom datamaskiner, og NetBEUI leverer datatjenester for denne tilkoblingen.

    SPX(SequencedPacketeXchange – Sekvensiell pakkeutveksling) i NWLink.NovelNetWare-protokollen som brukes for å sikre datalevering.

    TCP(TransmissionControlProtocol – Transmission Control Protocol) En protokoll for TCP/IP-stakken som er ansvarlig for pålitelig datalevering.

Applikasjonsprotokoller

Applikasjonsprotokoller er ansvarlige for hvordan applikasjoner kommuniserer. Nedenfor er de mest populære applikasjonsprotokollene.

    AFP(Apple Talk File Protocol - Apple Talk File Protocol) Protocol fjernkontroll Macintosh-filer.

    FTP(File Transfer Protocol - File Transfer Protocol). En TCP/IP-stakkprotokoll som brukes til å tilby filoverføringstjenester.

    NCP(NetWare Core Protocol - NetWare Basic Protocol). NovelNetWare-klientskall og omdirigerere.

    SNMP(SimpleNetworkManagementProtocol) En TCP/IP-stakkprotokoll som brukes til å administrere og overvåke nettverksenheter.

    HTTP(HyperTextTransferProtocol) – hypertekstoverføringsprotokoll og andre protokoller.

Internett-protokollpakken gir ende-til-ende datakommunikasjon, og definerer hvordan data pakkes, behandles, overføres, rutes og mottas. Denne funksjonaliteten er organisert i fire abstraksjonslag som klassifiserer alle tilknyttede protokoller i henhold til omfanget av de involverte nettverkene. Laveste til høyeste lag er kommunikasjonslaget som inneholder kommunikasjonsmetoder for data som forblir innenfor et enkelt nettverkssegment (link); Internett-lag, som gir internettarbeid mellom uavhengige nettverk; transportlag, som håndterer kommunikasjon mellom verter; og applikasjonslaget, som gir kommunikasjon mellom prosesser for applikasjoner.

Utviklingen av Internett-arkitektur og protokoller i TCP/IP-modellen utføres av det åpne internasjonale fellesskapet av designere IETF.

Historie

TCP/IP-protokollstabel ble opprettet basert på NCP (Network Control Protocol) av en gruppe utviklere ledet av Vinton Cerf i 1972. I juli 1976 demonstrerte Vint Cerf og Bob Kahn først dataoverføring ved bruk av TCP over tre ulike nettverk. Pakken fulgte følgende rute: San Francisco - London - University of South California. Ved slutten av reisen hadde pakken gått 150 tusen km uten å miste en eneste bit. I 1978 bestemte Cerf, Jon Postel og Danny Cohen seg for å lage to separate funksjoner i TCP: TCP og IP (engelsk Internett-protokoll, internettarbeidsprotokoll). TCP var ansvarlig for å bryte meldingen i datagrammer og koble dem til det endelige sendepunktet. IP var ansvarlig for overføring (med kontroll av mottak) av individuelle datagrammer. Slik ble den moderne Internett-protokollen født. Og 1. januar 1983 byttet ARPANET til en ny protokoll. Denne dagen anses å være den offisielle fødselsdatoen til Internett.

Lag i TCP/IP-stakken

TCP/IP-protokollstabelen inkluderer fire lag:

Protokollene på disse nivåene implementerer funksjonaliteten til OSI-modellen fullt ut. All brukerinteraksjon i IP-nettverk er bygget på TCP/IP-protokollstabelen. Stabelen er uavhengig av det fysiske dataoverføringsmediet, noe som spesielt sikrer en fullstendig transparent interaksjon mellom kablede og trådløse nettverk.

Fordeling av protokoller etter nivåer av TCP/IP-modellen
Anvendt
(applikasjonslag)
f.eks. HTTP, RTSP, FTP, DNS
Transportere

Transportlag

Nettverk (internett) nivå

Datalinklag

I tillegg beskriver datalinklaget dataoverføringsmediet (det være seg koaksialkabel, tvunnet par, optisk fiber eller radiokanal), de fysiske egenskapene til et slikt medium og prinsippet for dataoverføring (kanalseparasjon, modulasjon, signalamplitude, signalfrekvens, overføringssynkroniseringsmetode, latensrespons og maksimal avstand).

Ved utforming av en protokollstabel på lenkenivå vurderes støybestandig koding - noe som gjør det mulig å oppdage og korrigere feil i data på grunn av påvirkning av støy og interferens på kommunikasjonskanalen.

Sammenligning med OSI-modellen

De tre øverste lagene i OSI-modellen, det vil si applikasjonslaget, presentasjonslaget og sesjonslaget, skilles ikke separat i TCP/IP-modellen, som kun har et applikasjonslag over transportlaget. Selv om noen rene OSI-protokollapplikasjoner, som X.400, også kombinerer de to, er det ikke noe krav om at TCP/IP-protokollstabelen må legge en monolittisk arkitektur over transportlaget. For eksempel opererer NFS-applikasjonsprotokollen gjennom XDR-protokollen (External Data Representation), som igjen opererer gjennom Remote Procedure Call (RPC)-protokollen. RPC gir pålitelig dataoverføring slik at den trygt kan bruke best mulig UDP-transport.

Ulike forfattere har tolket TCP/IP-modellen på forskjellige måter og er ikke enige i at lenkelaget eller hele TCP/IP-modellen fanger opp OSI Layer 1 (fysisk lag) angår eller antar at maskinvarelaget er under lenkelaget.

Flere forfattere har forsøkt å innlemme lag 1 og 2 av OSI-modellen i TCP/IP-modellen, siden de ofte refereres til i moderne standarder (f.eks. IEEE og ITU). Dette resulterer ofte i en femlagsmodell, hvor kommunikasjonslaget eller nettverkstilgangslaget er delt inn i lag 1 og 2 i OSI-modellen.

IETF-protokollutviklingsarbeidet handler ikke om streng lagdeling. Noen av protokollene følger kanskje ikke den rene OSI-modellen, selv om RFC-er noen ganger refererer til den og ofte bruker eldre OSI-lagnumre. IETF har gjentatte ganger uttalt at Internett-protokoll- og arkitekturdesign ikke skal samsvare med OSI-krav. RFC 3439, som tar for seg Internett-arkitektur, inneholder en seksjon med tittelen "Layer ansett som skadelig".

For eksempel anses økt- og presentasjonslagene til OSI-pakken å være inkludert i applikasjonslaget til TCP/IP-pakken. Sesjonslagsfunksjonalitet finnes i protokoller som HTTP og SMTP, og er mer tydelig i protokoller som Telnet og Session Initiation Protocol (SIP). Sesjonslagsfunksjonalitet er også implementert med portnummerering for TCP- og UDP-protokollene, som spenner over transportlaget i TCP/IP-pakken. Presentasjonslagsfunksjoner er implementert i TCP/IP-applikasjoner med MIME-standarden for datautveksling.

Konflikter er også tydelige i den opprinnelige OSI-modellen, ISO 7498, når vedlegg til denne modellen, slik som ISO 7498/4 Management Framework eller ISO 8648 Internal Organization of the Network layer (IONL), ikke tas opp. Når IONL- og Management Framework-dokumentene gjennomgås, er ICMP og IGMP definert som lagkontrollprotokoller for nettverkslaget. Tilsvarende gir IONL et rammeverk for "subnettavhengige konvergensobjekter" som ARP og RARP.

IETF-protokoller kan innkapsles rekursivt, noe som fremgår av tunnelprotokoller som General Routing Encapsulation (GRE). GRE bruker samme mekanisme som OSI bruker for tunnelering på nettverkslaget. Det er uenighet om hvordan TCP/IP-modellen skal tilpasses OSI-modellen fordi lagene i disse modellene ikke er de samme.

I tillegg bruker ikke OSI-modellen et ekstra lag – «Internetworking» – mellom datalink og nettverkslag. Et eksempel på en kontroversiell protokoll vil være ARP eller STP.

Her er hvordan TCP/IP-protokoller tradisjonelt passer inn i OSI-modellen:

Fordeling av protokoller etter nivåer av OSI-modellen
TCP/IP OSI
7 Anvendt Anvendt f.eks. HTTP, SMTP, SNMP, FTP, Telnet, SSH, SCP, SMB, NFS, RTSP, BGP
6 Representasjon for eksempel XDR, AFP, TLS, SSL
5 Økt f.eks. ISO 8327 / CCITT X.225, RPC, NetBIOS, PPTP, L2TP, ASP
4 Transportere Transportere for eksempel TCP, UDP, SCTP, SPX, ATP, DCCP, GRE
3 Nettverk Nettverk f.eks. ICMP, IGMP, CLNP, OSPF, RIP, IPX, DDP, ARP
2 Kanal Kanal f.eks. Ethernet, Token ring, HDLC , PPP , X.25 , Frame relay , ISDN , ATM , SPB , MPLS
1 Fysisk for eksempel elektriske kabler, radiokommunikasjon, fiberoptiske kabler, infrarød stråling

Vanligvis, i TCP/IP-stakken, er de tre øverste lagene i OSI-modellen (applikasjon, presentasjon og økt) kombinert til én applikasjon. Siden en slik stabel ikke gir en enhetlig dataoverføringsprotokoll, blir funksjonene for å bestemme datatypen overført til applikasjonen.

Beskrivelse av TCP/IP-modellen i teknisk litteratur

Notater

  1. OSI- og TCP/IP-modeller. Kunnskapsbase osLogic.ru
  2. TCP/IP og OSI nettverksmodeller. Cisco læring
  3. Vasiliev A. A., Telina I. S., Izbachkov Yu. S., Petrov V. N. Informasjonssystemer: Lærebok for universiteter. - St. Petersburg. : Peter, 2010. - 544 s. - ISBN 978-5-49807-158-9.
  4. Andrew Krowczyk, Vinod Kumar, Noman Laghari og andre..NET nettverksprogrammering for profesjonelle / trans. fra engelsk V. Streltsov. - M.: Lori, 2005. - 400 s. - ISBN 1-86100-735-3. - ISBN 5-85582-170-2.

Transportlag (TL) definerer reglene for transport av pakker over nettverket. Transportlaget overvåker ende-til-ende-leveringen av individuelle pakker; det tar ikke hensyn til eventuelle avhengigheter mellom disse pakkene (selv de som tilhører samme melding). Den behandler hver pakke som om hver del tilhørte egen melding, uavhengig av om dette faktisk er tilfelle eller ikke. Transportlagsprotokoller sikrer at alle meldinger ankommer destinasjonen intakte og at pakkene blir bestilt i sin opprinnelige rekkefølge. På transportlaget utføres informasjonsbruddskontroll og feilkontroll, samt flytkontroll langs hele kilde-destinasjonsveien.

Transportlaget utfører følgende oppgaver:

  • Adressering av servicepunkt. Datamaskiner kjører ofte flere programmer samtidig. Av denne grunn betyr levering av kildedestinasjon ikke bare levering fra en datamaskin til den neste, men også fra en gitt prosess (kjørende program) på en datamaskin til en gitt prosess (kjørende program) på en annen. Derfor må transportlaghodet inkludere en adressetype kalt en servicepunktadresse (eller portadresse). Nettverkslaget leverer hver pakke til riktig datamaskinadresse; Transportlaget leverer hele meldingen til den riktige prosessen på den datamaskinen.
  • Segmentering og remontering. Meldingen er delt inn i transportable segmenter, hvor hvert segment inneholder et sekvensnummer. Disse tallene gjør det mulig for transportlaget, etter å ha nådd destinasjonen, å sette sammen meldingen på nytt og erstatte pakker som gikk tapt under overføringen.
  • Tilkoblingshåndtering. Transportlaget kan være tilkoblingsorientert (tilkoblingsløs overføring) eller tilkoblingsorientert overføring (datagrammodus). Det forbindelsesløse transportlaget (over en forhåndsetablert virtuell forbindelse) behandler hvert segment som en uavhengig pakke og leverer det til transportlaget på destinasjonsmaskinen. Det forbindelsesorienterte transportlaget etablerer først en forbindelse til transportlaget på destinasjonsdatamaskinen før pakker leveres. Etter at alle data er overført, avsluttes forbindelsen.

    I forbindelsesløs modus brukes transportlaget til å overføre enkeltdatagrammer uten å garantere pålitelig levering. Tilkoblingsorientert modus brukes for pålitelig datalevering.

  • Flytkontroll. I likhet med datalinklaget er transportlaget ansvarlig for flytkontroll. Strømningskontroll på dette nivået utføres imidlertid ende-til-ende.
  • Feilkontroll. I likhet med datalinklaget er transportlaget ansvarlig for feilkontroll. Sendetransportlaget sikrer at hele meldingen når mottakstransportlaget uten feil (skade, tap eller duplisering). Feilretting skjer vanligvis gjennom reoverføring.

Session Layer SL- nettverksdialogkontroller. Den etablerer, vedlikeholder og synkroniserer interaksjoner mellom kommuniserende systemer.

Ved hjelp av Session Layer organiseres en dialog mellom partene, det registreres hvilken part som er initiativtaker, hvilken part som er aktiv og hvordan dialogen ender.

Sesjonslagsoppgavene er som følger:

  • Dialogledelse. Sesjonslag lar to systemer komme i dialog. Den tillater utveksling av meldinger mellom to prosesser. I dette tilfellet er følgende moduser mulige: enten halvdupleks (en bane om gangen) eller full dupleks (to baner samtidig). For eksempel kan dialogen mellom terminalen og stormaskinen være halv-dupleks.
  • Synkronisering. Sesjonslag Lar en prosess legge til sjekkpunkter (synkroniseringspunkter) til en datastrøm. For eksempel, hvis systemet sender en fil på 2000 sider, er det ønskelig å sette inn sjekkpunkter etter hver 100. side for å sikre at hver 100-siders modul mottas og gjenkjennes uavhengig. I dette tilfellet, hvis et brudd oppstår under overføringen av side 523, vil den eneste siden som kreves og sendes igjen etter systemgjenoppretting- side 501 (første side av det femte hundre)

Presentasjonslag omhandler formen for å gi informasjon til lavere nivåer, for eksempel omkoding eller kryptering av informasjon.

Oppgavene til presentasjonslaget er:

  • Omkoding av informasjon. Prosesser (kjørende programmer) på de to systemene utveksler vanligvis informasjon i form av tegnstrenger, tall og så videre. Informasjon må endres til bitstrømmer før den overføres. Siden forskjellige datamaskiner bruker forskjellige kodingssystemer, presentasjonslag er ansvarlig for interoperabiliteten mellom disse forskjellige kodingsmetodene. Presentasjonslag ved senderen endrer informasjon fra et senderspesifikt skjema til et generelt skjema. Presentasjonslag i den mottakende datamaskinen erstatter det vanlige formatet med formatet til mottakeren.
  • Kryptering. For å levere sensitiv informasjon må systemet gi hemmelighold. Kryptering betyr at senderen konverterer den opprinnelige informasjonen til en annen form og sender den resulterende meldingen over nettverket. Dekodingen må være det stikk motsatte av den opprinnelige prosessen for å transformere meldingen tilbake til sin opprinnelige form.
  • Komprimering. Datakomprimering reduserer antall biter i informasjonen. Datakomprimering blir spesielt viktig ved overføring av multimedia som tekst, lyd og video.

Application Layer (AL) er et sett med protokoller som utveksles mellom eksterne noder som implementerer samme oppgave (program). Påføringslag lar brukeren (person eller programvare) få tilgang til nettverket. Den gir brukergrensesnitt og støtte for tjenester som e-post, fjerntilgang og pengeoverføring, offentlig databaseadministrasjon og andre typer distribuerte informasjonstjenester.

Eksempler på tjenester levert av applikasjonslaget:

  • Virtuell nettverksterminal. En virtuell nettverksterminal er en programvareversjon av en fysisk terminal, den lar brukeren logge på en ekstern vert. For å gjøre dette oppretter applikasjonen en programvareemulering av en terminal på den eksterne verten. Brukerens datamaskin kommuniserer med programvareterminalen, som igjen kommuniserer med verten, og omvendt. Den eksterne verten definerer denne forbindelsen som en forbindelse med en av sine egne terminaler og tillater inngang.
  • Filoverføring, tilgang og administrasjon. Denne applikasjonen lar brukeren få tilgang til filer på en ekstern vert for å endre eller lese data, hente filer fra en ekstern datamaskin for bruk på en lokal datamaskin, og administrere eller administrere filer på en ekstern datamaskin.
  • Posttjenester. Denne applikasjonen gir en base for sending og lagring av e-post.
  • Katalogtjenester. Denne applikasjonen gir distribuerte databasekilder og tilgang til global informasjon om ulike objekter og tjenester.

Internett-protokollstabel

Internet2-protokollstabelen ble utviklet før OSI-modellen. Derfor tilsvarer ikke lagene i Internett-protokollstabelen de tilsvarende lagene i OSI-modellen. Internett-protokollstabelen består av fem lag: fysisk, datalink, nettverk, transport og applikasjon. De fire første lagene gir fysiske standarder, nettverksgrensesnitt, internettarbeid og transportfunksjoner som tilsvarer de fire første lagene i OSI-modellen. De tre øverste lagene i OSI-modellen er representert i Internett-protokollstabelen av et enkelt lag kalt applikasjonslaget. 1.3.

Ris. 1.3.

ARP Adresseoppløsningsprotokoll Adressesøkeprotokoll
minibank Asynkron overføringsmodus Asynkron overføringsmodus
BGP Border Gateway Protocol Edge Routing Protocol
DNS domenenavn system domenenavn system
Ethernet Ethernet-nettverk Ethernet-nettverk
FDDI Fiberdistribuert datagrensesnitt Fiberoptisk distribuert datagrensesnitt
HTTP Hypertext Transfer Protocol Hypertext Transfer Protocol
FTP Filoverføring Protokoll Filoverføringsprotokoll
ICMP Internet Control Message Protocol Kontrollmeldingsprotokoll
IGMP Internet Group Management Protocol Internet Group (bruker) administrasjonsprotokoll
IP Internett protokoll Internett protokoll
NFS Nettverksfilsystem Nettverkstilgangsprotokoll filsystemer
OSPF Åpne korteste vei først Åpne Shortest Channel Preference Protocol
PDH Plesiokront digitalt hierarki Plesiokronisk digitalt hierarki
OPS Punkt-til-punkt-protokoll Punkt-til-punkt kommunikasjonsprotokoll


 Topp