Семейство протоколов TCP/IP. Иерархия протоколов. Основные протоколы семейства TCP/IP

Московский государственный авиационный институт

(Технический университет)

Практическая работа на тему:

СЕМЕЙСТВО ПРОТОКОЛОВ TCP/IP

Выполнили студенты

Москва 2003г.

Оглавление.

1.   Обзор TCP/IP.

1.1. Введение.

1.2. Иерархия протоколов.

1.3. Основные протоколы семейства TCP/IP.

1.4. Адресация в Internet.

1.5. Система доменных имен (DNS).

1.6. Инкапсуляция высылаемых данных.

1.7. Демультиплексирование принимаемых данных.

2.  Канальный уровень.

2.1. Способы инкапсуляции: стандарты Ethernet и IEEE 802.

2.2. Протокол для последовательных линий SLIP.

2.3. Протокол PPP.

2.4. Максимальная единица передачи данных (MTU).

3.   Протокол IP.

3.1. IP-заголовок.

3.2. IP-маршрутизация.

3.3. Адресация к подсети.

3.4. Маска подсети.

3.5. Специальные разновидности IP-адресов.

3.6. Фрагментация IP.

4.   Протоколы прямого и обратного отображения адресов  ARP/RARP.

4.1. Протокол отображения адресов ARP.

4.1.1. Пример отображения адреса.

4.1.2. ARP-кэш.

4.1.3. Формат ARP-сообщений.

4.2. Протокол обратного отображения адресов RARP.     

5.   Протокол управляющих сообщений ICMP.

5.1. Разновидности ICMP-сообщений.

5.2. ICMP-запрос адресной маски и ICMP-ответ на него.

6.  Протокол UDP.

6.1.Заголовок UDP.

6.2. Контрольная сумма UDP.

7.   Система доменных имен DNS.

7.1. Основы DNS.

7.2. Формат сообщений DNS.

7.3. Инверсные запросы DNS.

7.4. RR-записи.

8.  Протокол TCP.

8.1. Установление и разрыв TCP соединения.

8.2. Опции TCP.

8.3. Интерактивный поток данных TCP.

8.4. Поток неинтерактивных данных TCP.

8.5. Тайм-ауты и повторные передачи TCP.

8.6. Устойчивый таймер TCP.

8.7. TCP таймер "оставайся в живых".

8.8. Будущее TCP и его производительность.

9.   Протоколы передачи данных FTP.

10.  Протокол передачи почты SMTP.

11.  Протокол управления сетью SNTP.

12. Список литературы.

1.  Обзор TCP/IP.

1.1. Введение.

Протоколы сетевого взаимодействия TCP/IP являются результатом эволюционного развития протоколов глобальной вычислительной сети ARPANET.

Работы по созданию сети ARPANET были начаты рядом университетов США и фирмой BBN в 1968 г. В 1971 г. сеть была введена в регулярную эксплуатацию и обеспечивала для всех своих узлов три основные услуги:

-  интерактивный вход пользователя на удаленный узел;

-  передача файлов между узлами сети;

-  электронная почта.

Все эти средства базировались на транспортных услугах предоставляемых программой управления сети NCP (Network Control Program), реализующей свой внутренний набор протоколов.

Накопленный к 1974 г. опыт эксплуатации сети ARPANET выявил многие недостатки протоколов NCP и позволил определить основные требования к новому набору протоколов, получившему название TCP/IP:

-  независимость от среды передачи сообщений;

-  возможность подключения к сети ЭВМ любой архитектуры;

-  единый способ организации соединения между узлами в сети;

-  стандартизация прикладных протоколов.

1.2.  Иерархия протоколов.

Сетевые протоколы создаются на основе единой концепции в рамках многоуровневой системы, в которой каждый уровень отвечает за свою часть процессов передачи информации. Семейство (вся совокупность проколов различных уровней) TCP/IP принято подразделять на четыре уровня (см. рис 1.1).

Прикладной уровень	Telnet, FTP, e-mail и др.
Транспортный уровень	TCP и UDP
Сетевой уровень	IP, ICMP и IGMP
Канальный уровень	Сетевой интерфейс (сетевая карта и драйвер)

Рис. 1.1. Четырех уровневая структура семейства протоколов TCP/IP.

1. Канальный (физический)  уровень, содержит две основные компоненты: аппаратно-сетевой интерфейс компьютера (сетевую карту) и соответствующий драйвер этого сетевого интерфейса в операционной системе. Вмести они обеспечивают как физическое подключение к кабелю (или другой физической среде), так и управление всеми аппаратными процессами.

2. Сетевой уровень отвечает за перемещение пакетов по тому или иному маршруту в сети. В семействе протоколов TCP/IP сетевой уровень представлен протоколами: IP (Internet Protocol), ICMP (Internet Control Message Protocol), IGMP (Internet Group Management Protocol).

3. Транспортный уровень организует для вышестоящего прикладного уровня обмен данными между двумя компьютерами в сети. В семействе протоколов TCP/IP одновременно используются два существенно различных транспортных протокола: TCP/IP (Transmission Control Protocol – протокол управления передачей данных) и UDP (User Datagram Protocol – протокол дейтаграмм пользователя).

TCP обеспечивает надежную передачу данных между двумя компьютерами в сети, освобождая  тем самым от этого прикладной уровень.

Напротив, UDP предоставляет прикладному уровню более примитивный сервис. Он лишь рассылает данные адресатам в виде пакетов, без гарантии доставки. Предполагается, что требуемая степень надежности пересылки должна обеспечиваться самим прикладным уровнем.

4. Прикладной уровень обеспечивает выполнение разнообразных прикладных задач. Существует определенный стандартный набор прикладных сервисов, которые предлагаются в большинстве реализаций семейства TCP/IP:

-  Telnet – протокол удаленного доступа.

-  FTP – протокол передачи данных.

-  SMTP – простой протокол обмена электронной почтой.

-  SNMP – простой протокол управления сетью.

1.3. Основные протоколы семейства TCP/IP.

В семействе протоколов TCP/IP помимо ранее упомянутых есть еще множество других  протоколов. Основные из них показаны на рисунке 1.2.

Как уже отмечалось, на транспортном уровне действуют протоколы TCP и UDP. Оба опираются на протокол IP в качестве нижележащего сетевого уровня.

TCP обеспечивает надежную транспортную службу поверх ненадежного IP. В дальнейшем будут рассмотрены ряд приложений, использующие TCP: Telnet, FTP и SMTP.

Протокол UDP позволяет приложениям отправлять и получать порции информации в виде UDP-дейтаграмм. При этом нет никакой гарантии, что UDP-дейтаграмма вообще дойдет до своего пункта назначения. Приложения использующие UDP: DNS, TFTP, а так же SNMP.

Основным протоколом сетевого уровня является IP. Он обслуживает как TCP, так и UDP. Каждая порция данных, формируемых TCP и UDP для пересылки, проходит через уровень IP как на оконечных хостах, так и на промежуточных. На рисунке 1.2 показан также некий пользовательский процесс, имеющий прямой доступ