TCP / IP on edastuse juhtimisprotokolli / Interneti-protokolli lühend. Tegelikult pole TCP / IP mitte üks protokoll, vaid paljud, protokollivirn.

TCP / IP töötati välja nii, et kogu maailmas asuvate teaduskeskuste arvutivõrke saab omavahel ühendada virtuaalse "võrguvõrgu" (Interneti-võrgu) vormis. Algne Internet loodi olemasoleva arvutivõrkude konglomeraadi nimega ARPAnet teisendamise teel TCP / IP-ga.

TCP / IP-põhises võrgus edastatakse teave diskreetsetes plokkides, mida nimetatakse IP-pakettideks või IP-andmegrammideks. Sisuliselt peidab TCP / IP kasutajatelt ruutereid ja nende aluseks olevat võrguarhitektuuri, nii et see näeb välja nagu üks suur võrk. Nii nagu Etherneti ühendused identifitseeritakse 48-bitiste Etherneti ID-de abil, identifitseeritakse sisevõrgu ühendused 32-bitiste IP-aadresside abil, mida väljendame punktiirte täpsusega koma (näiteks 128.10.2.3). Kaugarvuti IP-aadressi abil saab sisevõrgus või Internetis olev arvuti talle andmeid saata nii, nagu oleks see osa samast füüsilisest võrgust.

Andmeid edastatakse pakettidena. Pakenditel on päis ja lõpp, mis sisaldavad teenuseteavet. Ülemiste tasandite andmed sisestatakse (kapseldatud) nagu ümbrikus olev kiri madalamate astmete pakenditesse.

TCP / IP pakub lahendust kahe samasse sisevõrku ühendatud, kuid erinevatesse füüsilistesse võrkudesse kuuluvate arvutite vahelise ühenduse pidamise probleemile. Lahendus koosneb mitmest osast, kusjuures TCP / IP protokollide perekonna iga kiht aitab kaasa üldisele põhjusele. IP, TCP / IP komplekti kõige põhilisem protokoll, edastab IP-andmegramme ja pakub datagrammi jaoks marsruudi punktist A punkti B ja kasutab ruute võrkude vahel liikumiseks.

TCP on kõrgema kihi protokoll, mis võimaldab võrgu erinevates arvutites töötavatel rakendusprogrammidel andmevooge vahetada. TCP jagab andmevood ahelateks, mida nimetatakse TCP segmentideks, ja edastab need IP abil. Enamikul juhtudel saadetakse iga TCP segment ühe IP-andmegrammiga. Kuid vajadusel jagab TCP segmendid mitmeks IP-andmegrammiks, mis sobivad füüsilisteks andmeraamideks, mida kasutatakse teabe edastamiseks võrgus olevate arvutite vahel. Kuna IP ei taga andmegrammide vastuvõtmist samas järjestuses, milles need saadeti, võtab TCP uuesti marsruudi teises otsas olevad TCP segmendid kokku, et moodustada pidev andmevoog.

Veel üks oluline TCP / IP-pinu protokoll on User Datagram Protocol (UDP), mis sarnaneb TCP-ga, kuid on primitiivsem. TCP on "usaldusväärne" protokoll, kuna see pakub tõrkekontrolli ja kinnitusteateid tagamaks, et andmed jõuavad sihtkohta ilma korruptsioonita. UDP on "ebausaldusväärne" protokoll ja ei taga, et andmegrammid saabuvad nende saatmise järjekorras või üldse selle saabumist. Ühenduste haldamiseks kasutatakse UDP-d.

Muud TCP / IP-protokollid mängivad TCP / IP-võrgunduses vähem nähtavaid, kuid sama olulisi rolle. Näiteks teisendab Address Resolution Protocol (ARP) IP-aadressid füüsilisteks võrguaadressiteks, näiteks Etherneti identifikaatoriteks. Seotud protokoll, pöördarvelduse aadresside eraldamise protokoll (RARP), teisendab füüsilised võrguaadressid IP-aadressideks, vastupidist. Internet Control Message Protocol (ICMP) on saateprotokoll, mis kasutab IP-d IP-pakettide edastamisega seotud juhtimisteabe vahetamiseks ja tõrgete kontrollimiseks. Näiteks kui ruuter ei saa IP-datagrammi edastada, kasutab ta ICMP-d, et saatjat probleemist teavitada.

TCP / IP on võrguprotokollide kogumi (korstna) kollektiivne nimi erinevad tasemedkasutatakse Internetis.

TCP / IP-protokolli pinu on jagatud 4 kihti:

· Rakendatud (rakendused);

· Transport;

· Võrk (võrgutöö);

· Füüsiline (kanal).

TCP / IP-võrkude põhifunktsioonid on rakendatud TCP (Transfer Control Protocol) ja IP (Internet Protocol) protokollidega. IP töötab võrgutasandil, TCP transporditasandil. Rakenduse tasemel töötab suur hulk protokolle, nii tavalisi (http, smtp, dns, smb) kui ka vähem levinud (binkp), mida erinevad kasutajaprogrammid kasutavad omavahel suhtlemiseks ja andmete edastamiseks, kuid nad kõik kasutavad TCP / IP pakutavat transporti. Neid protokolle nimetatakse põhilisteks, kuna kõik teised põhinevad neil ja kogu tehnoloogiat nimetatakse TCP / IP-ks.

Koos TCP-ga kasutatakse transpordikihis UDP-d. Erinevalt TCP-st ei loo see ühendust, vaid saadab lihtsalt andmegramme. See ühendusteta edastusviis on mugav mõne rakenduse jaoks, peamiselt äri jaoks. Eelkõige töötab DNS-võrgu nimelahenduse protokoll UDP kaudu.

TCP / IP pinu tasemed ei ühti OSI mudeli teoreetiliste tasemetega

TCP / IP ei reguleeri füüsiliste ja lingikihi protokollide ja tehnoloogiate kasutamist. Vajalik ja piisav on link-taseme moodulite liides IP-mooduliga, mis tagab IP-pakettide edastamise. Selle edastamise viisid ja meetodid jäävad TCP / IP rakendusalast välja. OSI mudeli kihtide praktilisel rakendamisel selgus, et mugavam on ühendada mõned kihid ühes moodulis. TCP / IP ja OSI pinu taseme vastavus näeb välja järgmine:

Joonisel on näidatud, kuidas TCP / IP vastab ISO / OSI mudelile. See joonis illustreerib ka TCP / IP astmelisi struktuure ja näitab seoseid peamiste protokollide vahel. Kui andmeplokk edastatakse võrgurakendusest võrguadapterile, läbib see järjestikku TCP / IP-moodulite seeria. Samal ajal täiendatakse seda igal sammul informatsiooniga, mis on vajalik samaväärse TCP / IP mooduli jaoks ahela teises otsas. Selleks ajaks, kui andmed sisestatakse võrguadapterisse, on see selle tehnoloogia standardraam, kuhu see adapter kuulub. Tarkvara Vastuvõtvas otsas olev TCP / IP taasloob vastuvõtva programmi algseid andmeid, liikudes kaadri vastupidises järjekorras läbi TCP / IP moodulite komplekti.

TCP / IP-protokollivirn on protokollide perekond, mis võimaldavad ühenduvust ja ühiskasutust erinevate süsteemide vahel. Virn oli mõeldud töötamiseks heterogeensete võrkude kaudu. Stack-protokollid on väga usaldusväärsed: need vastavad nõudele tagada piiratud tuumarünnaku üle elanud võrgusõlmede töö. Praegu kasutatakse TCP / IP-protokolli virna nii suhtlemiseks Internetis kui ka kohalikes võrkudes.

TCP / IP arhitektuur on sihipäraselt üles ehitatud peer-to-peer struktuurile. TCP / IP on hajutatud olemusega, vastupidiselt klassikalisele "ülalt alla" töökindluse mudelile. TCP / IP keskkonnas puudub keskasutus. Sõlmed suhtlevad üksteisega otse ja kõigil neist on täielik teave kõigi saadaolevate võrguteenuste kohta. Kui mõni hostarvutitest ebaõnnestub, ei reageeri ükski teine \u200b\u200bmasin sellele (välja arvatud juhul, kui see vajab rikkega arvutis olevaid andmeid).

Siin on loetelu TCP / IP-pinu kaasatud protokollidest:

• TCP (Edastuskontrolli protokoll) - põhiline edastusprotokoll, mis andis nime kogu TCP / IP-protokollide perekonnale;
• UDP (User Datagram Protocol) - TCP / IP perekonna teine \u200b\u200blevinum transpordiprotokoll;
• IP (Interneti-protokoll) - Interneti-protokoll;
• ARP (Address Resolution Protocol) - kasutatakse IP-aadresside ja Etherneti-aadresside vastavuse määramiseks;
• SLIP (Serial Line Internet Protocol) - telefoniliinide kaudu andmeedastuse protokoll;
• PPP (Punktist punkti protokoll) - punktist punkti andmete vahetamise protokoll;
• RPC (Remote Process Control) - protsessi kaugjuhtimisprotokoll;
• TFTP (Triviaalne failiedastusprotokoll) - lihtne failiedastusprotokoll;
• DNS (Domain Name System) - domeeninimede süsteemile juurdepääsu protokoll;
• PUHKA RAHUS (Marsruutimisinfo protokoll) - marsruutimisprotokoll.

TCP / IP-pinu põhiprotokolle saab esitada joonisel 1 näidatud struktuurina.

Joon. 1. TCP / IP-pinu arhitektuur

TCP / IP korstnal põhinev mudel sisaldab 4 kihti: rakenduse, peamise (transport), sidumise (võrk), võrguliideste (kanali) kihti. Nende kihtide vastavus OSI mudeli arhitektuurile on esitatud tabelis 1.

Tabel 1. OSI ja TCP / IP mudelite kihtide võrdlus

Nagu tabelist näete, sisaldavad mõlemad koostalitlusvõime arhitektuurid sarnaseid kihte, kuid TCP / IP mudelis on OSI mudeli mitu kihti ühendatud üheks.

Vaatame mudeli kõigi nelja kihi funktsioone, mis põhinevad TCP / IP-protokolli korstnal.

1. Rakenduse tase -

mida pakuvad teenused, mis pakuvad võrguteenuseid kohandatud rakendustele. Põhiteenuste loend sisaldab järgmisi protokolle: Telnet, FTP, TFTP, DNS, SNMP, HTTP. Rakenduskiht täidab OSI mudeli rakenduskihi ja esitluskihi funktsioone.

2. Põhitase -

tagab andmepakettide edastamise usaldusväärsuse, nende terviklikkuse ja edastamise järjekorra. Sellel tasemel jagatakse edastatud andmed pakettideks ja viiakse madalamale tasemele. Pärast edastamist kogutakse paketid ja andmed kantakse rakendusekihti. Selle kihi põhiprotokoll on TCP. Põhikiht täidab OSI mudeli seansi- ja transpordikihtide funktsioone.

3. Koostöökiht -

pakub andmepakettide edastamist komposiitvõrgus, kus pole mitte ainult kohalikke, vaid ka globaalseid ühendusi. Selle kihi põhiprotokoll on IP. Sellel tasemel kasutatakse marsruutimisteabe kogumiseks marsruutimisprotokolle RIP, OSPF (Open Shortest Path First). See kiht vastab OSI mudeli võrgukihile.

Kihiliste protokollide komplekt või nagu nimetatakse TCP / IP-pinu, on mõeldud kasutamiseks süsteemis erinevad valikud võrgukeskkond. TCP / IP-pinu vastab OSI (Open Systems Interconnection) võrdlusmudelile süsteemi arhitektuuri osas ning võimaldab rakendustel ja teenustel suhelda võrgu kaudu, mis töötab praktiliselt igal platvormil, sealhulgas Unix, Windows, Macintosh ja muu.

Joon. 3.2

Microsofti TCP / IP teostus järgib seitsmetasandilise mudeli asemel neljatasandilist mudelit, nagu on näidatud joonisel 1. 3.2. TCP / IP-mudel sisaldab rohkem funktsioone kihi kohta, mille tulemuseks on vähem kihte. Mudel kasutab järgmisi tasemeid:

tCP / IP-mudeli rakenduskiht vastab OSI-mudeli kihtidele Application, View ja Session;

tCP / IP mudeli transpordikiht vastab OSI mudeli transpordikihile;

tCP / IP-mudeli Interneti-kiht täidab samu funktsioone kui OSI-mudeli võrgukiht;

tCP / IP-mudeli võrguliidese kiht vastab OSI-mudeli link- ja füüsikalistele kihtidele.

Rakenduse tase

TCP / IP-mudeli rakenduskihi kaudu pääsevad võrgud juurde rakendustele ja teenustele. Juurdepääs TCP / IP-protokollidele toimub kahe programmiliidese (API - Application Programming Interface) kaudu:

Windowsi pistikupesad;

Windowsi pistikupesade liides ehk WinSock, nagu seda nimetatakse, on võrgu programmeerimisliides, mis on loodud suhtluse hõlbustamiseks erinevate TCP / IP-rakenduste ja protokolliperekondade vahel.

NetBIOS-liidest kasutatakse protsessidevaheliseks suhtluseks (IPC - Interposed Communications) Windowsi teenuste ja rakenduste jaoks. NetBIOS-il on kolm peamist funktsiooni:

netBIOS nimede määratlus;

netBIOS Datagrammi teenus

netBIOS-i seansiteenus.

Tabelis 3.1 on toodud TCP / IP-protokollide perekond.

Tabel 3.1

Transpordi tase

TCP / IP transpordikiht vastutab kahe sõlme vahelise ühenduse loomise ja hoidmise eest. Taseme põhifunktsioonid:

teabe kättesaamise kinnitus4

andmevoo juhtimine;

pakettide tellimine ja edasisaatmine.

Olenevalt teenuse tüübist saab kasutada kahte protokolli:

TCP (edastuskontrolli protokoll)

UDP (kasutaja andmegrammi protokoll).

TCP-d kasutatakse tavaliselt siis, kui rakendus peab edastama suure hulga teavet ja veenduma, et adressaat võtab andmed vastu õigeaegselt. Rakendused ja teenused, mis saadavad vähesel hulgal andmeid ega vaja kinnitust, kasutavad UDP-d, mis on ühendusteta protokoll.

Edastamise juhtimisprotokoll (TCP)

TCP vastutab andmete usaldusväärse edastamise eest ühest võrgusõlmest teise. See loob ühendusele orienteeritud seansi, teisisõnu virtuaalse kanali masinate vahel. Ühendus luuakse kolmes etapis:

Ühendust taotlev klient saadab serverile paketi, näidates pordi numbrit, mida klient soovib kasutada, samuti ISN-koodi (Initial Sequence number) (konkreetse numbri).

Server vastab paketiga, mis sisaldab nii serveri ISN kui ka kliendi ISN-i, suurendades seda ühe võrra.

Klient peab ühenduse loomise kinnitama, tagastades serveri ISN, mida on suurendatud ühe võrra.

Kolmeastmeline ühenduse avamine määrab pordi numbri ning kliendi ja serveri ISN-i. Iga saadetud TCP-pakett sisaldab saatja ja vastuvõtja TCP-pordi numbreid, väiksemateks osadeks jagatud sõnumite fragmentide numbreid ja kontrollsummat, et veenduda, et edastuse ajal ei ilmnenud vigu.

Kasutaja andmegrammi protokoll (UDP)

Erinevalt TCP-st ei loo UDP ühendusi. UDP on mõeldud väikeste andmemahtude saatmiseks ilma ühendust loomata ja seda kasutavad rakendused, mis ei pea nende kättesaamist kinnitama. UDP kasutab pordinumbreid ka konkreetse protsessi tuvastamiseks kindlaksmääratud IP-aadressil. Kuid UDP-pordid erinevad TCP-pordidest ja võivad seetõttu kasutada samu pordi numbreid kui TCP-d, ilma teenuste vahelise konfliktita.

Interneti-kiht

Interneti-kiht vastutab andmete marsruutimise eest võrgus ja erinevate võrkude vahel. Sellel tasemel töötavad ruuterid, mis sõltuvad kasutatavast protokollist ja mida kasutatakse pakettide saatmiseks ühest võrgust (või selle segmendist) teise (või teise võrgusegmenti). TCP / IP-pinu kasutab sellel kihil IP-d.

Interneti-protokolli IP

IP pakub andmegrammide vahetamist võrgusõlmede vahel ja on ühendusteta protokoll, mis kasutab andmegramme andmete edastamiseks ühest võrgust teise. See protokoll ei eelda sihtsõlmest saadetud pakettide kinnituse (ASK) saamist. Pakkumiste kinnitusi ja uuesti saatmist käsitlevad mudeli ülemisel astmel töötavad protokollid ja protsessid.

Selle funktsioonide hulka kuulub datagrammi killustamine ja võrkudevaheline adresseerimine. IP pakub kontrolliteavet killustatud andmegrammide kokkupanekuks. Protokolli põhifunktsioon on võrkudevaheline ja globaalne adresseerimine. Sõltuvalt võrgu suurusest, kuhu datagramm või pakett suunatakse, kasutatakse ühte kolmest adresseerimisskeemist.

IP adresseerimine

Igal TCP / IP-võrkude arvutil on kolm aadressiaadressi: füüsiline (MAC-aadress), võrk (IP-aadress) ja sümboolne (DNS-i nimi).

Sõlme füüsiline või kohalik aadress, mis on kindlaks määratud tehnoloogia abil, mis ehitab võrgu, kuhu sõlme kuulub. Kohalike võrkude hostide puhul on see võrguadapteri või ruuteri pordi MAC-aadress, näiteks 11-A0-17-3D-BC-01. Need aadressid määravad seadmete tootjad ja need on ainulaadsed aadressid, kuna neid hallatakse tsentraalselt. Kõigi olemasolevate kohtvõrkude tehnoloogiate puhul on MAC-aadressi vorming 6 baiti: ülemine 3 baiti on tootja ettevõtte tunnus ja alumine 3 baiti on tootja määratud ainulaadsel viisil.

Võrgu- või IP-aadress, mis koosneb 4 baidist, näiteks 109.26.17.100. Seda aadressi kasutatakse võrgutasandil. Selle määrab administraator arvutite ja ruuterite konfigureerimisel. IP-aadressil on kaks osa: võrginumber ja hostinumber. Võrgu numbri saab administraator valida suvaliselt või määrata selle Interneti-osakonna (NIC) soovituse alusel, kui võrk peaks toimima nii komponent Internet. Tavaliselt hangivad ISP-d NIC-osakondade aadressivahemikke ja levitavad need seejärel oma abonentidele. IP-sõlme number määratakse sõltumata kohalikust sõlme aadressist. IP-aadressi jagamine võrgunumbri ja hostinumbri väljadeks on paindlik ja nende väljade vahelist piiri saab meelevaldselt seada. Sõlm võib olla osa mitmest IP-võrgust. Sel juhul peab sõlmel olema vastavalt võrguühenduste arvule mitu IP-aadressi. IP-aadress ei tähista mitte ühte arvutit või ruuterit, vaid ühte võrguühendust.

Sümboolne aadress või DNS-nimi, näiteks SERV1.IBM.COM. Selle aadressi määrab administraator ja see koosneb mitmest osast, näiteks masina nimest, organisatsiooni nimest, domeeninimest. Sellist aadressi kasutatakse rakendustasandil, näiteks FTP või telneti protokollides.

ARP ja RARP aadress kaardistamise protokollid

Aadresside eraldamise protokolli (ARP) kasutatakse kohaliku aadressi määramiseks IP-aadressilt. ARP töötab erinevalt, sõltuvalt sellest, milline lingikihi protokoll võrgus töötab - kohtvõrgu protokoll (Ethernet, Token Ring, FDDI), võimalusega samaaegselt edastada andmeid kõigile võrgusõlmedele, või WAN-protokolli (X.25, kaadris) relee), mis tavaliselt ei toeta leviedastust. Samuti on olemas protokoll, mis lahendab pöördprobleemi - teadaolevalt kohalikult aadressilt IP-aadressi leidmine. Seda nimetatakse vastupidiseks ARP - RARP-ks (Reverse Address Resolution Protocol) ja seda kasutatakse kettata jaamade käivitamisel, mis ei tea oma IP-aadressi algselt, kuid teavad oma võrguadapteri aadressi.

Kohtvõrkudes kasutab ARP lingikihi protokolli edastusi, et leida võrgus kindla IP-aadressiga host.

Sõlm, mis peab IP-aadressi kaardistama kohalikule aadressile, genereerib ARP-i päringu, lisab selle andmeühenduse protokolliraami, täpsustades selles teadaoleva IP-aadressi ja edastab päringu. Kõik kohtvõrgu hostid saavad ARP-i päringu ja võrdlevad seal täpsustatud IP-aadressi oma aadressiga. Kui need vastavad, genereerib host ARP-i vastuse, milles ta täpsustab oma IP-aadressi ja kohaliku aadressi ning saadab selle juba suunitult, kuna saatja täpsustab ARP-taotluses oma kohaliku aadressi. ARP-päringud ja -vastused kasutavad sama paketi vormingut.

ICMP protokoll

IP ja muud kõrgetasemelised protokollid kasutavad edastatud teabe olekuaruannete saatmiseks ja vastuvõtmiseks Interneti-kontrollsõnumi protokolli (ICMP). Seda protokolli kasutatakse teabe edastamise kiiruse juhtimiseks kahe süsteemi vahel. Kui kahte süsteemi ühendav ruuter on liiklusega üle koormatud, võib see saata spetsiaalse ICMP tõrketeate, et sõnumite saatmise kiirust aeglustada.

IGMP

Kohalikus võrgus olevad hostid kasutavad rühmas registreerimiseks Interneti-grupihaldusprotokolli (IGMP). Teave rühmade kohta on kohtvõrgu ruuterites. Ruuterid kasutavad seda teavet multisaadete saatmiseks.

Multisaate sõnumit, nagu leviedastussõnumit, kasutatakse andmete saatmiseks korraga mitmele sõlmele.

Võrguseadme liidese spetsifikatsioon on võrguseadme liidese spetsifikatsioon, tarkvara liides, mis pakub interaktsiooni transpordiprotokolli draiverite ja vastavate võrguliidese draiverite vahel. Võimaldab kasutada mitut protokolli, isegi kui installitud on ainult üks võrgukaart.

Võrguliidese kiht

See TCP / IP-mudeli kiht vastutab IP-andmegrammide levitamise eest. See töötab koos ARP-iga, et teha kindlaks, milline teave tuleks iga kaadri päisesse paigutada. See kiht loob seejärel kasutatava võrgu tüübile sobiva raami, näiteks Ethernet, Token Ring või ATM, seejärel paigutatakse IP datagramm selle raami andmealale ja saadetakse võrku.

Küsimused

IEEE802 eesmärk.

Milline standard kirjeldab Etherneti võrgutehnoloogiat?

Milline standard määratleb loogilise lingihalduse ülesanded?

Milline standard täpsustab võrguhaldusmehhanisme?

Milline standard kirjeldab ArcNeti võrgutehnoloogiat?

Milline standard kirjeldab Token Ring võrgutehnoloogiat?

Mis on OSI baasmudeli kihi liides?

Mis on OSI baasmudeli kihtprotokoll?

Andke protokolli virna määratlus.

Millistesse kihtidesse jaotatakse protokollipakid?

Loetlege kõige populaarsemad võrguprotokollid.

Nimetage kõige populaarsemad transpordiprotokollid.

Nimetage kõige populaarsemad rakendusprotokollid.

Loetlege kõige populaarsemad protokollivirnad.

Määrake Windowsi pistikupesad ja NetBIOS API-liidesed.

Mis vahe on TCP ja UDP vahel?

IP-protokolli funktsioonid.

Millised on IP-võrkudes adresseerimise tüübid?

Millist protokolli on vaja kohaliku aadressi määramiseks IP-aadressilt?

Millist protokolli on vaja IP-aadressi määramiseks kohalikust aadressist?

Millist protokolli kasutatakse Interneti-teadete juhtimiseks?

TCP / IP-pinu võrguliidese taseme määramine.