Глобальная сеть Internet. Стек протоколов TCP/IP. Архитектурная концепция Internet. Адресация в IP-сетях

Создание сети Internet и TCP/IP-протоколов было начато в середине 1970-х годов под эгидой агентства DARPA (Defence Advanced Research Projects Agency) - Управления перспективных исследований Министерства обороны США. Современный вид базовые протоколы TCP/IP приобрели в 1977-79 гг.

Организационные структуры  Internet по координации разработок:

•  Internet Activities Board (IAB) - центральный орган, включающий два подкомитета: ƒ исследовательский - IRTF (Internet Research Task Force);

ƒ законодательный - IETF (Internet Engineering Task Force), выполняющий функцию анализа, разработки и принятия стандартов сети Internet, получивших название RFC (Request For Comments);

•  Network Information Center (NIC) - орган, ответственный за распространение технической информации, работу по регистрации и подключению пользователей к Internet и за решение ряда административных задач, таких как распределение адресов в сети.

Особенности протоколов  TCP/IP

1.  Независимость от среды передачи данных.

2.  Негарантированная доставка пакетов.

5.1.1. Стек протоколов TCP/IP

Протоколы - распределенные алгоритмы, определяющие правила обмена данными между физическими устройствами или логическими объектами (процессами).

Под стеком (семейством) протоколов TCP/IP в широком смысле обычно понимают весь набор реализаций стандартов RFC. Общим и основополагающим элементом для всех этих протоколов является Internet Protocol (IP), который реализует передачу данных по IPсети от узла к узлу в виде дискретных блоков - пакетов. При этом IP: а) не гарантирует:

•  доставку пакетов,

•  целостность пакетов,

•  сохранение порядка потока пакетов; б) не различает логические объекты (процессы), порождающие поток данных.

Эти задачи решают протоколы транспортного уровня: TCP (Transmission Control Protocol - протокол управления передачей данных)  и  UDP (User Datagram Protocol - дейтаграммный протокол передачи данных),  реализующие различные режимы доставки данных.

TCP - протокол с установлением соединения: обмен потоком данных между двумя узлами осуществляется на основе некоторого соглашения об управлении этим потоком.

UDP - дейтаграммный протокол: передача данных между узлами осуществляется в виде независимых единиц информации - дейтаграмм (datagram). В отличие от IP этот протокол различает приложения и передает информацию от приложения к приложению.

На следующем уровне находятся протоколы, реализующие прикладные службы:

•  обмен файлами (File Transfer Protocol - FTP);

•  обмен сообщениями электронной почты (Simple Mail Transfer Protocol -  SMTP);

•  терминальный доступ к удаленным серверам (Telnet).

Иерархия управления в TCP/IP-сетях может быть представлена следующей моделью:

На уровне Network interface (сетевой интерфейс) лежит аппаратно зависимое программное обеспечение, реализующее распространение информации на том или ином отрезке среды передачи данных. Среда передачи данных и программное обеспечение сетевого интерфейса могут быть реализованы различными способами: от простого модемного двухточечного звена до сложной многоузловой коммуникационной структуры сети X.25 или Frame Relay.

На уровне Internet (межсетевой) протокол IP реализует задачу маршрутизации. Вторая важная задача протокола IP - сокрытие аппаратно-программных особенностей среды передачи данных и предоставление вышележащим уровням единого унифицированного и аппаратно независимого интерфейса для доставки информации, что обеспечивает многоплатформенное применение приложений, работающих под TCP/IP.

На уровне Transport (транспортный) решаются задачи надежной доставки пакетов и сохранение их порядка и целостности. 

На уровне Application (прикладной) лежат прикладные задачи, запрашивающие сервис у транспортного уровня.

Информационные объекты (данные) передаваемые на разных уровнях:

•  сообщение (message) - от приложения к транспортному уровню с соответствующими данному приложению размером и семантикой;

•  сегмент (segment) – блок данных, которым оперирует протокол TCP на транспортном уровне;

•  дейтаграмма (datagram) - блок данных, которым оперирует протокол UDP на транспортном уровне;

•  пакет (packet) - IP-дейтаграммы, получаемые путем формирования на межсетевом уровне своих IP-пакетов;

•  кадр (frame) - аппаратно зависимые пакеты, полученные в результате упаковки IP-дейтаграмм в формат, приемлемый для данной физической среды передачи данных.

5.1.2. Архитектурная концепция Internet

Структура сети Internet может быть представлена как множество значимых для нас компьютеров (обычно называемых хостами), подключенных к некоторой единой интерсети, представляющей собой совокупность физических сетей, соединенных маршрутизаторами. В качестве физических сетей могут выступать локальные сети