Введение в TCP/IP

Введение в TCP/IP

Терминология TCP/IP

TCP — сокращение от слов “протокол управления транспортировкой” (Transport Control Protocol). IP - от слов “протокол Интернет” (Internet Protocol).

Определение семейства протоколов TCP/IP

Семейство TCP/IP - это набор взаимодополняющих и тесно связанных друг с другом протоколов. Семейство включает в себя как протокол контроля транспортировки (TCP) протокол Интернет (IP) и множество других протоколов. Все они предназначены для передачи сообщений в сети Интернет. В табл. 1 приведены самые распространенные протоколы TCP/IP.

Таблица 1. Широко известные протоколы семейства TCP/IP

Термин “TCP/IP” — то же самое, что и “набор протоколов TCP/IP”, или “набор протоколов Интернет” или “технология Интернет”.

Стек протоколов

В соответствии с моделью OSI сеть делится на уровни, выполняющие специфические функции. В рамках модели каждому уровню соответствует набор протоколов, определяющих его функциональность. Например, сетевой уровень, управляющий доставкой данных в Интернет, состоит из протокола Интернет (IP), осуществляющего доставку между сетевыми компьютерами (хостами).

Нa рис. 1 показано, как модель ISO/OSI представляет сеть в образе вертикального стека, состоящего из модулей или уровней, расположенных друг над другом. Термин «стек протоколов» как раз и происходит из такой концепции представления сети в виде вертикально расположенных уровней и сложенных в стек протоколов.

Термин “стек протоколов” относится к любой комбинации сетевых уровней и соответствующих протоколов. Стек протоколов TCP/ IP - лишь один из множества стеков, соответствующих модели ISO/OSI.

Рис. 1. Модель ISO/OSI и стек протоколов.

Рис. 2. Данные, путешествующие сквозь стек протоколов.

Поток данных

Семейство протоколов TCP/IP ведает перемещением данных по сети. Поскольку семейство TCP/IP состоит из множества тесно взаимодействующих между собой протоколов, то можно вести речь о потоке данных, проходящих от одного сетевого уровня к другому или от одного протокола к следующему. Из рис. 1 видно, что верхний уровень модели ISO/OSI называется прикладным. Нижний, физический, уровень непосредственно соединяет компьютер с линиями передачи данных. Нa пути сквозь стек протоколов данные проходят от прикладного уровня к физическому, а затем передаются по сети.

Пройдя по сети до места назначения, данные принимаются физическим уровнем и проходят далее к месту назначения - прикладному уровню. На рис. 2 изображено путешествие данных от приложения-клиента на одном компьютере к приложению-серверу другого.

Три шага, необходимых для передачи данных по сети Интернет.

1. Информация должна пройти между приложением и сетью. Это путь сквозь стек протоколов вниз к физическому уровню.

2. Сеть должна определить место назначения информации или определить адрес получателя сетевых данных.

3. Сеть должна физически переместить данные к месту назначения, воспользовавшись для этого маршрутизацией. Появившись в месте назначения, данные должны пройти сквозь стек протоколов вверх к сетевому приложению.

На прохождение сквозь стек протоколов обычно уходит много времени, поэтому, чтобы приложение хорошо себя вело, то есть выполнялось с приемлемой скоростью, нужно представлять себе сущность операций, производимых над данными протоколами каждого сетевого уровня.

Стек протоколов TCP/IP

Стек TCP/IP состоит всего из пяти, а не семи уровней ISO/ОSI

Рис. 3 Модель сети на базе протоколов TCP/IP

Стрелками на рисунке обозначены возможные пути перемещения данных при обмене между различными коммуникационными системами и сетевой аппаратурой. Например, чтобы передать данные между приложением и транспортным уровнем, необходимо воспользоваться протоколом UDP (User Datagramm Protocol, протокол передачи датаграмм пользователя) и TCP (Transport Соntrol Protocol, транспортный протокол). Чтобы связаться с сетевым уровнем, приложение может обратиться к протоколу ICMP (Internet Control Message Protocol, протокол управляющих сообщений Интернет), либо к протоколу IP. Независимо от выбранного маршрута от приложения к сетевому уровню, данные, чтобы достичь аппаратных средств, обязаны пройти через модуль протокола IP.

В большинстве случаев данные проходят по очереди все уровни сетевой модели. Однако это не обязательно. Например, можно сконструировать программу которая будет обращаться сразу к сетевому уровню, минуя транспортный.

Рассмотрим путь данных в направлении снизу вверх сквозь стек протоколов. Самые сложные преобразования данные испытывают на средних уровнях модели — транспортном и сетевом, с которыми и должно общаться приложение.

Устройство физического уровня

С точки зрения протоколов TCP/IP, физический сетевой уровень выглядит точно так же, как и в модели ISO/OSI. Он состоит из физического носителя данных — канала связи. Канал связи обычно представляет собой коаксиальный кабель или витую пару различных модификаций. Сетевые разработчики и системные интеграторы хорошо представляют физические и электрические характеристики таких носителей. Прикладному программисту достаточно знать, что подсоединенный к компьютеру кабель является физическим уровнем сети.