Февраль 2nd, 2012 Данил

Основы TCP / IP.

Сегодня протокол TCP / IP используется для связи через Интернет на большинстве компьютерных сетей. В этой статье рассматриваются основные понятия, как работает TCP / IP.TCP / IP стенды для Transmission Control Protocol / Internet Protocol. Если это заставляет вас думать, что это не один протокол, то вы правы. На самом деле, это не просто два протокола , TCP / IP представляют собой набор протоколов.

Как и большинство сетевых протоколов TCP / IP представляет собой слоистый протокол. Каждый слой опирается на слой под ним, добавляя новые функциональные возможности. Самый низкий уровень протокола касается исключительно для бизнес-отправки и получения исходных данных для конкретного сетевого оборудования. На вершине находятся протоколы, разработанные специально для таких задач, как передача файлов или доставка электронной почты. Между ними находятся уровни с вещами,такими как маршрутизация и надежность. Преимущество в том, что слоистый стек протоколов дает вам довольно много ,например , если вы изобрели новое приложение или новый тип оборудования сети,вам необходимо будет только создать протокол для данного приложения или аппаратного обеспечения: и вам не придется переписывать весь стек.

TCP / IP состоит из четырех слоёв протоколов, как показано выше. Самый низкий уровень, на канальном уровне, реализуется в сетевом адаптере и его драйвере. Как и все TCP / IP протоколы, он определяется стандартами. Тип общих стандартов в Ethernet-сетях определяется комитетом IEEE 802: например, IEEE 802.3 для сетей Ethernet, или 802,5 IEE для маркера сетей кольцо. Другие канальные уровни протоколов, которые могут быть использованы, включают Serial IP линии (SLIP) или точка-Point Protocol (PPP), которые используется при подключении к сети через асинхронное коммутируемое соединение. Ethernet Так как Ethernet является наиболее распространенным типом сети, давайте посмотрим на это немного более подробно. Ethernet протокол, предназначен для передачи блоков данных, которые называются кадрами. Кадр состоит из заголовка, содержащего 48-битные аппаратные назначения и источники адресов (которые определяют конкретные сетевые адаптеры), два байта поля длины и некоторый контроль поля. А затем следуют данные, которые имеют 32-битный циклический контроль избыточности (CRC) области. Данные части кадра Ethernet должны быть не менее 38 байт, так что , если необходимо вставляется наполнитель байт. Это означает, что кадры не менее 64 байт, даже если они имеют только один байт данных пользователя: значительные накладные расходы в некоторых типах приложений. Рамки имеют максимальный размер. Меньший заголовок, максимальный размер кадра Ethernet составляет 1492 байт, что является максимальным блоком передачи (MTU) для Ethernet. Все протоколы канального уровня имеют MTU. Характерно, что протокол более высокого уровня должен быть в курсе, потому что большие блоки данных должны быть раздроблена на куски, которые вписываются в MTU, а затем собраны по прибытии к месту назначения. Следующий слой вверху по ссылке , назначается на сетевом уровне. Наиболее важный протокол на этом уровне IP, Интернет-протокол. Его работа заключается в посылке пакета или дейтаграммы — термин, который означает «блок данных» — из одной точки в другую. Для достижения этой цели он использует протокол канального уровня. Оба слоя сети и связь слоя, связаны с получением данных из точки А в точку B. Однако, в то время как на сетевом уровне работают в TCP / IP, на канальном уровне имеют дело с реальным миром. Всё это делается ориентированным на сетевое оборудование,которое он использует. IP-адрес представляет собой «мягкий» адрес. Это немного похоже на вызов вашего офиса блока «Пан-Галактический дом», а не его реальный адрес, 2326 Западного бульвара. Первый из них не используется для почтальона, который должен доставить письма, если он не может использовать его, чтобы узнать последние. Канальный уровень Ethernet протокола должен знать уникальный аппаратный адрес конкретного сетевого адаптера которому он должен доставить сообщение, и, в случае ошибки, в адресе он не придёт. Чтобы сделать это возможным, пакет TCP / IP протокола канального уровня включает в себя протоколы, чья работа заключается в преобразовании между IP и аппаратным адресов. Address Resolution Protocol (ARP) выясняет физический адрес, соответствующий IP-адресу. Он делает это, передавая запрос ARP в сети. Когда хозяин признает запрос ARP, содержащий его собственный IP-адрес, он посылает ARP ответ, содержащий его аппаратный адрес. Существует также протокол Reverse ARP (RARP). Он использует хост, чтобы узнать свой IP-адрес, если он не имеет возможности это сделать, кроме как через сеть. Межсетевой протокол IP является основой протокола TCP / IP. Каждое сообщение и каждый кусок данных, передаваемых по любой TCP / IP сети передается в виде IP-пакетов. Работа IP заключается в предоставлении данных, передаваемых между странами и между сетями. Отсюда и название: меж-сетевой протокол. В небольшой локальной сети, он добавляется немного к тому, что может быть достигнуто, если сетевые приложения говорили непосредственно Ethernet. Если каждый компьютер подключен к тому же кабелю Ethernet, каждое сообщение может быть отправлено непосредственно на целевой компьютер. Как только вы начнёте подключение сетей, прямая связь Ethernet становится непрактичной. На уровне приложения вы можете обратиться с сообщением для компьютеров на противоположной стороне земного шара, но ваша сетевая карта не может взаимодействовать с сетевой картой на компьютере. Для начала нужно предотвратить физические ограничения Ethernet . Было бы плохо, в любом случае нежелательно для каждого компьютера в мире, чтобы он был подключен к одной большой сети. Каждое отправленное сообщение, должно быть услышано каждым компьютером, в итоге будет бедлам. Интернет достаточно перегружен как он есть на сегодняшний день! Вместо этого, в частности, чистая связь происходит с помощью одного или нескольких «прыжков». Ваша Ethernet-карта будет взаимодействовать с другим устройством Ethernet на пути к конечному пункту назначения. Маршрутизация является важной возможностью, что IP добавляет к протоколу сетевого оборудования. Прежде чем приступить к этому, мы будем рассматривать некоторые другие особенности IP. IP является протоколом без установления соединения. Это означает, что он понятия не имеет о работе или сессии. Каждый пакет рассматривается как субъект сам по себе. IP скорее как сортировка почтовых писем работником. Он не занимается сортировкой — является ли пакет одним из партии. Он просто перенаправляет пакеты по одному, к другому расположению на маршрут доставки. IP также равнодушен к пакету достигает он своего возможного назначения, или же они приходят в оригинальном порядке. Не существует никакой информации в пакете, чтобы идентифицировать его как часть последовательности или принадлежности к определенной работе. Таким образом, IP не может сказать, если пакеты были утеряны или были ли они получены в порядке. IP является ненадежным протоколом. Любые механизмы для обеспечения того, чтобы данные, которые передаются приходили правильные и в сохранности обеспечивается на более высоком уровне протоколов в наборе. IP-пакет состоит из IP-заголовка и данных. Заголовок включает в себя 4-битный протокол номера версии, длину заголовка, 16-битную общую длину, некоторые поля управления, контрольную сумму заголовка и 32-разрядные адреса источника и назначения IP. Это составляет 20 байт. Не будем вдаваться в детали всех IP-полей управления. Тем не менее, поле протокола имеет важное значение. Оно определяет, какой высокий уровень TCP / IP протокол направляет данные. Когда данные поступают в пункт назначения (либо адрес назначения пакета равен собственному адресу IP хоста или это широковещательный адрес) в этой области рассказывается, какой протокол IP-модуля используется для передачи. Одно поле управления  и время жизни (TTL) поля, это интересно. Они инициализируют отправителя к определенному значению, как правило, 64, и уменьшаются на единицу (или количество секунд ) каждого маршрутизатора,куда  проходит пакет. Когда оно достигает нуля, пакет отбрасывается и отправителю отправляеться уведомление с использованием Internet Control Message Protocol (ICMP), протокол сетевого уровня для отправки сетевых сообщений. Поле TTL является предохранительным механизмом, который предотвращает пакеты от путешествия по Интернету навсегда в маршрутных петлях. Он эксплуатируется в диагностическом инструменте Traceroute. Хотя общая длина поля в заголовке IP-протокола 16 бит, IP-пакеты, как правило, гораздо меньше, чем 64 байта . С одной стороны, на канальном уровне придется разбить их на более мелкие куски, так что большинство эффективности и преимущества передачи данных в больших блоках теряется. С другой стороны, стандарты в области ИС исторически не требовали принять пакет из более чем 576 байт. Многие TCP / IP приложения ограничивают себя в использовании блоков по 512 байт, по этой причине, хотя сегодня большинство реализаций протокола не так ограничены.

Продолжение статьи следует,следите за публикациями.

P.P.S. Если у Вас есть вопросы, желание прокомментировать или поделиться опытом, напишите, пожалуйста, в комментариях ниже.

• Автор: Данил
• Распечатать

Оцените статью:

1. 5
2. 4
3. 3
4. 2
5. 1

(0 голосов, среднее: 0 из 5) Поделитесь с друзьями! Опубликовано в Это полезно знать : Windows 7 – секреты, Windows Doctor, windows xp, восстановление windows, изучаем Windows 7, Секреты Windows XP, учимся устанавливать windows « Что такое драйвера устройств. Основы TCP / IP Интернет. »

Добавить комментарий

Не отвечать

Главная » Простые сети » Сложные сети » Теория » Практические приемы » Технология » ПО » Работа в сети » Прочее

Основы TCP/IP

TCP/IP – это аббревиатура термина Transmission Control Protocol/Internet Protocol (Протокол управления передачей/Протокол Internet). В терминологии вычислительных сетей протокол – это заранее согласованный стандарт, который позволяет двум компьютерам обмениваться данными.

Фактически TCP/IP не один протокол, а несколько. Именно поэтому вы часто слышите, как его называют набором, или комплектом протоколов, среди которых TCP и IP – два основных. Программное обеспечение для TCP/IP, на вашем компьютере, представляет собой специфичную для данной платформы реализацию TCP, IP и других членов семейства TCP/IP. Обычно в нем также имеются такие высокоуровневые прикладные программы, как FTP (File Transfer Protocol, Протокол передачи файлов), которые дают возможность через командную строку управлять обменом файлами по Сети. TCP/IP – зародился в результате исследований, профинансированных Управлением перспективных научно-исследовательских разработок (Advanced Research Project Agency, ARPA) правительства США в 1970-х годах. Этот протокол был разработан с тем, чтобы вычислительные сети исследовательских центров во всем мире могли быть объединены в форме виртуальной “сети сетей” (internetwork). Первоначальная Internet была создана в результате преобразования существующего конгломерата вычислительных сетей, носивших название ARPAnet, с помощью TCP/IP. Причина, по которой TCP/IP столь важен сегодня, заключается в том, что он позволяет самостоятельным сетям подключаться к Internet или объединяться для создания частных интрасетей. Вычислительные сети, составляющие интрасеть, физически подключаются через устройства, называемые маршрутизаторами или IP-маршрутизаторами. Маршрутизатор – это компьютер, который передает пакеты данных из одной сети в другую. В интрасети, работающей на основе TCP/IP, информация передается в виде дискретных блоков, называемых IP-пакетами (IP packets) или IP-дейтаграммами (IP datagrams). Благодаря программному обеспечению TCP/IP все компьютеры, подключенные к вычислительной сети, становятся “близкими родственниками”. По существу оно скрывает маршрутизаторы и базовую архитектуру сетей и делает так, что все это выглядит как одна большая сеть. Точно так же, как подключения к сети Ethernet распознаются по 48-разрядным идентификаторам Ethernet, подключения к интрасети идентифицируются 32-разрядными IP-адресами, которые мы выражаем в форме десятичных чисел, разделенных точками (например, 128.10.2.3). Взяв IP-адрес удаленного компьютера, компьютер в интрасети или в Internet может отправить данные на него, как будто они составляют часть одной и той же физической сети. TCP/IP дает решение проблемы данными между двумя компьютерами, подключенными к одной и той же интрасети, но принадлежащими различным физическим сетям. Решение состоит из нескольких частей, причем каждый член семейства протоколов TCP/IP вносит свою лепту в общее дело. IP – самый фундаментальный протокол из комплекта TCP/IP – передает IP-дейтаграммы по интрасети и выполняет важную функцию, называемую маршрутизацией, по сути дела это выбор маршрута, по которому дейтаграмма будет следовать из пункта А в пункт B, и использование маршрутизаторов для “прыжков” между сетями. TCP – это протокол более высокого уровня, который позволяет прикладным программам, запущенным на различных главных компьютерах сети, обмениваться потоками данных. TCP делит потоки данных на цепочки, которые называются TCP-сегментами, и передает их с помощью IP. В большинстве случаев каждый TCP-сегмент пересылается в одной IP-дейтаграмме. Однако при необходимости TCP будет расщеплять сегменты на несколько IP-дейтаграмм, вмещающихся в физические кадры данных, которые используют для передачи информации между компьютерами в сети. Поскольку IP не гарантирует, что дейтаграммы будут получены в той же самой последовательности, в которой они были посланы, TCP осуществляет повторную “сборку” TCP-сегментов на другом конце маршрута, чтобы образовать непрерывный поток данных. FTP и telnet – это два примера популярных прикладных программ TCP/IP, которые опираются на использование TCP. Другой важный член комплекта TCP/IP – User Datagram Protocol (UDP, протокол пользовательских дейтаграмм), который похож на TCP, но более примитивен. TCP – “надежный” протокол, потому что он обеспечивает проверку на наличие ошибок и обмен подтверждающими сообщениями чтобы данные достигали своего места назначения заведомо без искажений. UDP – “ненадежный” протокол, ибо не гарантирует, что дейтаграммы будут приходить в том порядке, в котором были посланы, и даже того, что они придут вообще. Если надежность – желательное условие, для его реализации потребуется программное обеспечение. Но UDP по-прежнему занимает свое место в мире TCP/IP, и испльзуется во многих программах. Прикладная программа SNMP (Simple Network Management Protocol, простой протокол управления сетями), реализуемый во многих воплощениях TCP/IP, – это один из примеров программ UDP. Другие TCP/IP протоколы играют менее заметные, но в равной степени важные роли в работе сетей TCP/IP. Например, протокол определения адресов (Address Resolution Protocol, ARP) ппреобразует IP-адреса в физические сетевые адреса, такие, как идентификаторы Ethernet. Родственный протокол – протокол обратного преобразования адресов (Reverse Address Resolution Protocol, RARP) – выполняет обеспечивает обратное действие, преобразуя физические сетевые адреса в IP-адреса. Протокол управления сообщениями Internet (Internet Control Message Protocol, ICMP) представляет собой протокол сопровождения, который использует IP для обмена управляющей информацией и контроля над ошибками, относящимися к передаче пакетов IP. Например, если маршрутизатор не может передать IP-дейтаграмму, он использует ICMP, с тем чтобы информировать отправителя, что возникла проблема. Краткое описание некоторых других протоколов, которые “прячутся под зонтиком” TCP/IP, приведено во врезке.

————-Краткое описание протоколов семейства TCP/IP с расшифровкой аббревиатур

ARP (Address Resolution Protocol, протокол определения адресов) : конвертирует 32-разрядные IP-адреса в физические адреса вычислительной сети, например, в 48-разрядные адреса Ethernet.

FTP (File Transfer Protocol, протокол передачи файлов): позволяет передавать файлы с одного компьютера на другой с использованием TCP-соединений. В родственном ему, но менее распространенном протоколе передачи файлов – Trivial File Transfer Protocol (TFTP) – для пересылки файлов применяется UDP, а не TCP.

ICMP (Internet Control Message Protocol, протокол управляющих сообщений Internet): позволяет IP-маршрутизаторам посылать сообщения об ошибках и управляющую информацию другим IP-маршрутизаторам и главным компьютерам сети. ICMP-сообщения “путешествуют” в виде полей данных IP-дейтаграмм и обязательно должны реализовываться во всех вариантах IP.

IGMP (Internet Group Management Protocol, протокол управления группами Internet): позволяет IP-дейтаграммам распространяться в циркулярном режиме (multicast) среди компьютеров, которые принадлежат к соответствующим группам.

IP (Internet Protocol, протокол Internet): низкоуровневый протокол, который направляет пакеты данных по отдельным сетям, связанным вместе с помощью маршрутизаторов для формирования Internet или интрасети. Данные “путешествуют” в форме пакетов, называемых IP-дейтаграммами.

RARP (Reverse Address Resolution Protocol, протокол обратного преобразования адресов): преобразует физические сетевые адреса в IP-адреса.

SMTP (Simple Mail Transfer Protocol, простой протокол обмена электронной почтой): определяет формат сообщений, которые SMTP-клиент, работающий на одном компьютере, может использовать для пересылки электронной почты на SMTP-сервер, запущенный на другом компьютере.

TCP (Transmission Control Protocol, протокол управления передачей): протокол ориентирован на работу с подключениями и передает данные в виде потоков байтов. Данные пересылаются пакетами – TCP-сегментами, – которые состоят из заголовков TCP и данных. TCP – “надежный” протокол, потому что в нем используются контрольные суммы для проверки целостности данных и отправка подтверждений, чтобы гарантировать, что переданные данные приняты без искажений.

UDP (User Datagram Protocol, протокол пользовательских дейтаграмм): протокол, не зависящий от подключений, который передает данные пакетами, называемыми UDP-дейтаграммами. UDP – “ненадежный” протокол, поскольку отправитель не получает информацию, показывающую, была ли в действительности принята дейтаграмма.

———————-

Архитектура TCP/IP Проектировщики вычислительных сетей часто используют семиуровневую модель ISO/OSI (International Standards Organization/Open Systems Interconnect, Международная организация по стандартизации/ Взаимодействие открытых систем), которая описывает архитектуру сетей. Каждый уровень в этой модели соответствует одному уровню функциональных возможностей сети. В самом основании располагается физический уровень, представляющий физическую среду, по которой “путешествуют” данные, – другими словами, кабельную систему вычислительной сети. Над ним имеется канальный уровень, или уровень звена данных, функционирование которого обеспечивается сетевыми интерфейсными платами. На самом верху размещается уровень прикладных программ, где работают программы, использующие служебные функции сетей. На рисунке показано, как TCP/IP согласуется с моделью ISO/OSI. Этот рисунок также иллюстрирует уровневое строение TCP/IP и показывает взаимосвязи между основными протоколами. При переносе блока данных из сетевой прикладной программы в плату сетевого адаптера он последовательно проходит через ряд модулей TCP/IP. При этом на каждом шаге он доукомплектовывается информацией, необходимой для эквивалентного модуля TCP/IP на другом конце цепочки. К тому моменту, когда данные попадают в сетевую плату, они представляют собой стандартный кадр Ethernet, если предположить, что сеть основана именно на этом интерфейсе. Программное обеспечение TCP/IP на приемном конце воссоздает исходные данные для принимающей программы путем захвата кадра Ethernet и прохождения его в обратном порядке по набору модулей TCP/IP. (Один из наилучших способов разобраться во внутреннем устройстве TCP/IP стоит в использовании программы-“шпиона”, чтобы найти внутри кадров, “пролетающих” по сети, информацию, добавленную различными модулями TCP/IP.)

Уровни сетей и протоколы TCP/IP

В левой части этой диаграммы показаны уровни модели ISO/OSI. Правая часть диаграммы иллюстрирует корреляцию TCP/IP с этой моделью.

Спасибо за внимание!

/ Обмен ссылками / Неизвестные сети /

Интернет очень большой и комплексный. Но на базовом уровне это всего лишь связь между различными компьютерами (не только персональными). Эта связь представляет из себя сетевые протоколы передачи данных — набор правил, который определяет порядок и особенности передачи информации для конкретных случаев.

Протоколов большое множество. Про основные из них рассказано далее.

IP — Internet Protocol

Протокол передачи, который первым объединил отдельные компьютеры в единую сеть. Самый примитивный в этом списке. Он является ненадёжным, т. е. не подтверждает доставку пакетов получателю и не контролирует целостность данных. По протоколу IP передача данных осуществляется без установки соединения.

Основная задача этого протокола — маршрутизация датаграмм, т. е. определение пути следования данных по узлам сети.

Популярная версия на текущий момент — IPv4 с 32-битными адресами. Это значит, что в интернете могут хранится 4.29 млрд адресов IPv4. Число большое, но не бесконечное. Поэтому существует версия IPv6, которая поможет решить проблему переполнения адресов, ведь уникальных IPv6 будет 2 ^ 128 адресов (число с 38 знаками).

TCP/IP — Transmission Control Protocol/Internet Protocol

Это стек протоколов TCP и IP. Первый обеспечивает и контролирует надёжную передачу данных и следит за её целостностью. Второй же отвечает за маршрутизацию для отправки данных. Протокол TCP часто используется более комплексными протоколами.

UDP — User Datagram Protocol

Протокол, обеспечивающий передачу данных без предварительного создания соединения между ними. Этот протокол является ненадёжным. В нём пакеты могут не только не дойти, но и прийти не по порядку или вовсе продублироваться.

Основное преимущество UDP протокола заключается в скорости доставки данных. Именно поэтому чувствительные к сетевым задержкам приложения часто используют этот тип передачи данных.

FTP — File Transfer Protocol

Протокол передачи файлов. Его использовали ещё в 1971 году — задолго до появления протокола IP. На текущий момент этим протоколом пользуются при удалённом доступе к хостингам. FTP является надёжным протоколом, поэтому гарантирует передачу данных.

Этот протокол работает по принципу клиент-серверной архитектуры. Пользователь проходит аутентификацию (хотя в отдельных случаях может подключаться анонимно) и получает доступ к файловой системе сервера.

DNS

Это не только система доменных имён (Domain Name System), но и протокол, без которого эта система не смогла бы работать. Он позволяет клиентским компьютерам запрашивать у DNS-сервера IP-адрес какого-либо сайта, а также помогает обмениваться базами данных между серверами DNS. В работе этого протокола также используются TCP и UDP.

Что такое DNS? Введение в систему доменных имён tproger.ru

HTTP — HyperText Transfer Protocol

Изначально протокол передачи HTML-документов. Сейчас же он используется для передачи произвольных данных в интернете. Он является протоколом клиент-серверного взаимодействия без сохранения промежуточного состояния. В роли клиента чаще всего выступает веб-браузер, хотя может быть и, например, поисковый робот. Для обмена информацией протокол HTTP в большинстве случаев использует TCP/IP.

HTTP имеет расширение HTTPS, которое поддерживает шифрование. Данные в нём передаются поверх криптографического протокола TLS.

Предупреждён – значит вооружён: от чего не спасает HTTPS tproger.ru

NTP — Network Time Protocol

Не все протоколы передачи нужны для обмена классического вида информацией. NTP — протокол для синхронизации локальных часов устройства со временем в сети. Он использует алгоритм Марзулло. Благодаря нему протокол выбирает более точный источник времени. NTP работает поверх UDP — поэтому ему удаётся достигать большой скорости передачи данных. Протокол достаточно устойчив к изменениям задержек в сети.

Последняя версия NTPv4 способна достигать точности 10мс в интернете и до 0,2мс в локальных сетях.

SSH — Secure SHell

Протокол для удалённого управления операционной системой с использованием TCP. В SSH шифруется весь трафик, причём с возможностью выбора алгоритма шифрования. В основном это нужно для передачи паролей и другой важной информации.

Также SSH позволяет обрабатывать любые другие протоколы передачи. Это значит, что кроме удалённого управления компьютером, через протокол можно пропускать любые файлы или даже аудио/видео поток.

SSH часто применяется при работе с хостингами, когда клиент может удалённо подключиться к серверу и работать уже оттуда.

Основные принципы работы протокола SSH tproger.ru

Главная » Словарь » t » Что такое TCP/IP?