TCP/IP je skraćenica za Transmission Control Protocol/Internet Protocol. Zapravo, TCP/IP nije jedan protokol, već više protokola, hrpa protokola.

TCP/IP je razvijen kako bi računalne mreže u istraživačkim centrima diljem svijeta mogle biti međusobno povezane u obliku virtualne "internetwork". Izvorni Internet nastao je pretvaranjem postojećeg konglomerata računalnih mreža nazvanih ARPAnet korištenjem TCP/IP-a.

U mreži koja se temelji na TCP/IP-u, informacije se prenose u obliku diskretnih blokova koji se nazivaju IP paketi ili IP datagrami. U biti TCP/IP skriva usmjerivače i temeljnu mrežnu arhitekturu od korisnika tako da sve izgleda kao jedna velika mreža. Baš kao i povezivanje s Ethernet mreže prepoznaju 48-bitni Ethernet ID-ovi, intranet veze se identificiraju 32-bitnim IP adresama, koje izražavamo u decimalnom obliku s točkama (na primjer, 128.10.2.3). Uzimajući IP adresu udaljenog računala, računalo na intranetu ili Internetu može mu slati podatke kao da je dio iste fizičke mreže.

Podaci se prenose u paketima. Paketi imaju zaglavlje i rep koji sadrže informacije o usluzi. Podaci s viših razina ubacuju se (inkapsuliraju), poput pisma u koverti, u pakete nižih razina.

TCP/IP nudi rješenje za problem komunikacije između dva računala spojena na isti intranet, ali pripadaju različitim fizičkim mrežama. Rješenje se sastoji od nekoliko dijelova, pri čemu svaki sloj obitelji TCP/IP protokola daje svoj doprinos ukupnom rješenju. IP, najtemeljniji protokol u TCP/IP paketu, nosi IP datagrame i omogućuje odabir rute kojom će datagram ići od točke A do točke B i korištenje usmjerivača za "skakanje" između mreža.

TCP je protokol više razine koji omogućuje aplikacijskim programima koji se izvode na različitim računalima u mreži razmjenu tokova podataka. TCP dijeli tokove podataka u lance koji se nazivaju TCP segmenti i prenosi ih putem IP-a. U većini slučajeva, svaki TCP segment šalje se u jednom IP datagramu. Međutim, ako je potrebno, TCP će podijeliti segmente u više IP datagrama koji stanu u fizičke podatkovne okvire koji se koriste za prijenos informacija između računala na mreži. Budući da IP ne jamči da će datagrami biti primljeni u istom nizu u kojem su poslani, TCP ponovno sastavlja TCP segmente na drugom kraju rute kako bi formirao kontinuirani tok podataka.

Drugi važan protokol u TCP/IP skupu je protokol korisničkog datagrama (UDP), koji je sličan TCP-u, ali je primitivniji. TCP je "pouzdan" protokol jer omogućuje provjeru pogrešaka i poruke potvrde kako bi se osiguralo da podaci stignu do odredišta bez oštećenja. UDP je "nepouzdan" protokol koji ne jamči da će datagrami stići redoslijedom kojim su poslani, pa čak ni da će uopće stići. UDP se koristi za upravljanje vezama.

Ostali TCP/IP protokoli igraju manje istaknute, ali jednako važne uloge u radu TCP/IP mreža. Na primjer, Address Resolution Protocol (ARP) prevodi IP adrese u fizičke mrežne adrese, kao što su Ethernet identifikatori. Povezani protokol, Reverse Address Resolution Protocol (RARP), radi suprotno, pretvara fizičke mrežne adrese u IP adrese. Internet Control Message Protocol (ICMP) je prateći protokol koji koristi IP za razmjenu kontrolnih informacija i kontrole pogrešaka povezanih s prijenosom IP paketa. Na primjer, ako usmjerivač ne može poslati IP datagram, koristi ICMP da obavijesti pošiljatelja da postoji problem.

TCP/IP je skupni naziv za skup (skup) mrežnih protokola različite razine koristi se na internetu.

TCP/IP protokol protokola podijeljen je na 4 razine:

· Primijenjeno (prijave);

· Prijevoz;

· Mreža (internet);

· Fizički (kanal).

Osnovnu funkcionalnost TCP/IP mreža implementiraju TCP (Transmission Control Protocol) i IP (Internet Protocol) protokoli. IP protokol djeluje na mrežnom sloju, a TCP protokol na transportnom sloju. Djeluje na razini aplikacije veliki broj protokoli, uobičajeno korišteni (http, smtp, dns, smb) i manje uobičajeni (binkp), koje koriste različiti korisnički programi za međusobnu komunikaciju i prijenos podataka, ali svi koriste prijenos koji omogućuje TCP/IP. Ovi protokoli se nazivaju osnovnim jer se svi ostali temelje na njima, a cijela tehnologija se naziva TCP/IP.

Uz TCP, na transportnom sloju koristi se UDP protokol. Za razliku od TCP-a, on ne stvara vezu, već jednostavno šalje datagrame. Ova metoda prijenosa bez veze je prikladna za neke aplikacije, uglavnom uredske. Konkretno, protokol razlučivanja imena DNS mreže radi preko UDP-a.

Slojevi TCP/IP skupa ne odgovaraju točno teorijskim slojevima OSI modela

TCP/IP ne regulira korištenje protokola i tehnologija fizičkog sloja i sloja podatkovne veze. Potrebno je i dovoljno imati sučelje između modula razine veze i IP modula, koje osigurava prijenos IP paketa. Sredstva i metode za osiguranje ovog prijenosa su izvan pokrivenosti TCP/IP-a. U praktičnoj implementaciji razina OSI modela pokazalo se prikladnijim kombinirati neke razine u jednom modulu. Korespondencija između TCP/IP i OSI razina stogova izgleda otprilike ovako:

Slika pokazuje kako se TCP/IP uklapa u ISO/OSI model. Ova slika također ilustrira slojevitost TCP/IP-a i prikazuje odnose između glavnih protokola. Kada se blok podataka prenosi iz mrežne aplikacije na karticu mrežnog adaptera, on prolazi kroz niz TCP/IP modula u nizu. Istodobno, u svakom koraku dopunjava se informacijama potrebnim za ekvivalentni TCP/IP modul na drugom kraju lanca. U trenutku kada podaci stignu do mrežnog adaptera, oni predstavljaju standardni okvir tehnologije kojoj adapter pripada. Softver TCP/IP na prijemnom kraju ponovno stvara izvorne podatke za program primatelj prolazeći okvir obrnutim redoslijedom kroz skup TCP/IP modula.

TCP/IP skup protokola je obitelj protokola koji omogućuju međusobno povezivanje i dijeljenje različitih sustava. Stog je dizajniran za rad preko heterogenih mreža. Protokoli snopa su vrlo pouzdani: oni ispunjavaju zahtjev za osiguranjem sposobnosti rada mrežnih čvorova koji su preživjeli ograničeni nuklearni napad. Trenutno se skup protokola TCP/IP koristi i za komunikaciju na Internetu iu lokalnim mrežama.

TCP/IP arhitektura se namjerno temeljila na peer-to-peer strukturi. TCP/IP je po prirodi distribuiran, za razliku od klasičnog modela pouzdanosti odozgo prema dolje. U TCP/IP okruženju ne postoji središnje ovlaštenje. Čvorovi međusobno izravno komuniciraju, a svaki od njih ima potpunu informaciju o svim dostupnim mrežnim uslugama. Ako bilo koje od glavnih računala zakaže, niti jedno drugo računalo ne reagira na to (osim ako ne treba podatke, koji se nalaze na pokvarenom računalu).

Ovdje je popis protokola uključenih u TCP/IP stog:

• TCP(Transmission Control Protocol) je osnovni transportni protokol koji daje ime cijeloj obitelji TCP/IP protokola;
• UDP(User Datagram Protocol) je drugi najčešći transportni protokol iz obitelji TCP/IP;
• IP(Internet Protocol) - internetski protokol;
• ARP(Address Resolution Protocol) - koristi se za utvrđivanje korespondencije između IP adresa i Ethernet adresa;
• SKLIZNUTI (Serial Line Internet Protocol) - protokol za prijenos podataka preko telefonskih linija;
• PPP (Point to Point Protocol) - protokol za razmjenu podataka od točke do točke;
• RPC (Remote Process Control) - protokol za upravljanje udaljenim procesima;
• TFTP (Trivial File Transfer Protocol) - jednostavan protokol za prijenos datoteka;
• DNS (Domain Name System) - protokol za pristup sustavu naziva domena;
• POČIVAO U MIRU. (Routing Information Protocol) - protokol usmjeravanja.

Glavni protokoli TCP/IP steka mogu se prikazati u obliku strukture prikazane na slici 1.

Riža. 1. TCP/IP arhitektura stoga

Model, temeljen na TCP/IP stogu, uključuje 4 razine: aplikacijsku, glavnu (transport), razinu međumrežnih interakcija (mreža), razinu mrežnih sučelja (link). Podudarnost ovih slojeva s arhitekturom OSI modela prikazana je u tablici 1.

Tablica 1. Usporedba OSI i TCP/IP razina modela

Kao što je vidljivo iz tablice, obje komunikacijske arhitekture uključuju slične slojeve, ali u TCP/IP modelu nekoliko slojeva OSI modela kombinirano je u jedan.

Razmotrimo funkcije sve četiri razine modela temeljenog na skupu protokola TCP/IP.

1. Aplikacijski sloj -

pružaju usluge koje pružaju mrežnu uslugu korisničkim aplikacijama. Popis glavnih usluga uključuje sljedeće protokole: Telnet, FTP, TFTP, DNS, SNMP, HTTP. Aplikacijski sloj obavlja funkcije aplikacijskog sloja i prezentacijskog sloja OSI modela.

2. Glavna razina -

osigurava pouzdanost isporuke podatkovnih paketa, njihovu cjelovitost i redoslijed dostave. Na ovom sloju se preneseni podaci dijele u pakete i prenose na niži sloj. Nakon prijenosa, paketi se prikupljaju i podaci se prenose na aplikacijski sloj. Glavni protokol ovog sloja je TCP. Glavni sloj obavlja funkcije sesijskog i transportnog sloja OSI modela.

3. Razina međusobnog povezivanja -

osigurava prijenos paketa podataka u složenoj mreži, gdje postoje ne samo lokalne već i globalne veze. Glavni protokol ovog sloja je IP. Na ovoj razini, protokoli usmjeravanja RIP i OSPF (Open Shortest Path First) koriste se za prikupljanje informacija o usmjeravanju. Ovaj sloj odgovara mrežnom sloju OSI modela.

Skup višeslojnih protokola, ili kako se naziva TCP/IP stog, namijenjen je za korištenje u razne opcije mrežno okruženje. TCP/IP stog, u smislu arhitekture sustava, slijedi referentni model OSI (Open Systems Interconnection) i omogućuje aplikacijama i uslugama koje rade na gotovo bilo kojoj platformi razmjenu podataka preko mreže, uključujući Unix, Windows, Macintosh i druge.

Riža. 3.2

Microsoftova TCP/IP implementacija slijedi četveroslojni model umjesto sedmoslojnog modela prikazanog na slici 1. 3.2. TCP/IP model uključuje više funkcija po sloju, što rezultira manjim brojem slojeva. Model koristi sljedeće razine:

Sloj aplikacije TCP/IP modela odgovara slojevima aplikacije, prezentacije i sesije OSI modela;

Prijenosni sloj TCP/IP modela odgovara sličnom Prijenosnom sloju OSI modela;

internetski sloj TCP/IP modela obavlja iste funkcije kao mrežni sloj OSI modela;

Sloj mrežnog sučelja TCP/IP modela odgovara sloju podatkovne veze i fizičkom sloju OSI modela.

Razina primjene

Preko aplikacijskog sloja TCP/IP modela aplikacije i usluge pristupaju mreži. Pristup TCP/IP protokolima omogućen je preko dva softverska sučelja (API - Application Programming Interface):

prozorske utičnice;

Windows Socket Interface, ili WinSock kako se naziva, mrežno je programsko sučelje dizajnirano za olakšavanje komunikacije između različitih TCP/IP aplikacija i obitelji protokola.

NetBIOS sučelje služi za međuprocesnu komunikaciju (IPC - Interposes Communications) Windows OS servisa i aplikacija. NetBIOS obavlja tri glavne funkcije:

NetBIOS imenovanje;

Usluga NetBIOS Datagram;

Usluga NetBIOS sesije.

Tablica 3.1 navodi obitelj TCP/IP protokola.

Tablica 3.1

Transportna razina

TCP/IP prijenosni sloj odgovoran je za uspostavljanje i održavanje veze između dva čvora. Funkcije glavne razine:

potvrda o primitku informacija4

kontrola protoka podataka;

naručivanje i prosljeđivanje paketa.

Ovisno o vrsti usluge, mogu se koristiti dva protokola:

TCP (Transmission Control Protocol)

UDP (User Datagram Protocol - protokol korisničkog datagrama).

TCP se obično koristi kada aplikacija treba prenijeti veliku količinu informacija i osigurati da primatelj primi podatke na vrijeme. Aplikacije i usluge koje šalju male količine podataka i ne trebaju primiti potvrdu koriste UDP, koji je protokol bez povezivanja.

Protokol kontrole prijenosa (TCP)

TCP protokol odgovoran je za pouzdan prijenos podataka s jednog mrežnog čvora na drugi. Stvara sesiju usmjerenu na povezivanje, drugim riječima, virtualni kanal između strojeva. Uspostavljanje veze odvija se u tri koraka:

Klijent koji zahtijeva vezu šalje poslužitelju paket koji označava broj porta koji klijent želi koristiti, kao i ISN (početni sekvencijski broj) kod (određeni broj).

Poslužitelj odgovara paketom koji sadrži ISN poslužitelja, kao i ISN klijenta, uvećan za 1.

Klijent mora potvrditi vezu vraćanjem ISN-a poslužitelja uvećanog za 1.

Otvaranje veze u tri koraka postavlja broj porta kao i ISN klijenta i poslužitelja. Svaki poslani TCP paket sadrži brojeve TCP priključaka pošiljatelja i primatelja, broj fragmenta za poruke razbijene na manje dijelove, kao i kontrolni zbroj kako bi se osiguralo da tijekom prijenosa nije došlo do pogrešaka.

Protokol korisničkog datagrama (UDP)

Za razliku od TCP-a, UDP ne uspostavlja veze. UDP protokol dizajniran je za slanje male količine podataka bez uspostavljanja veze i koriste ga aplikacije koje ne trebaju od primatelja da potvrdi da su ih primili. UDP također koristi brojeve priključaka za identifikaciju određenog procesa na danoj IP adresi. Međutim, UDP portovi razlikuju se od TCP portova i stoga mogu koristiti iste brojeve portova kao TCP bez sukoba između usluga.

Internetski sloj

Sloj međumreže odgovoran je za usmjeravanje podataka unutar mreže i između različitih mreža. Na ovoj razini rade usmjerivači koji ovise o korištenom protokolu i koriste se za slanje paketa iz jedne mreže (ili njezinog segmenta) u drugu (ili drugi segment mreže). TCP/IP stog koristi IP protokol na ovom sloju.

IP internetskog protokola

IP protokol omogućuje razmjenu datagrama između čvorova na mreži i protokol je bez povezivanja koji koristi datagrame za slanje podataka s jedne mreže na drugu. Ovaj protokol ne očekuje primanje potvrde (ASK, Acknowledgement) poslanih paketa od odredišnog čvora. Potvrde i ponovno slanje paketa provode protokoli i procesi koji se izvode na višim razinama modela.

Njegove funkcije uključuju fragmentaciju datagrama i mrežno adresiranje. IP protokol pruža kontrolne informacije za ponovno sastavljanje fragmentiranih datagrama. Glavna funkcija protokola je umrežavanje i globalno adresiranje. Ovisno o veličini mreže preko koje će se datagram ili paket usmjeravati, koristi se jedna od tri sheme adresiranja.

Adresiranje u IP mrežama

Svako računalo na TCP/IP mrežama ima tri razine adresa: fizičku (MAC adresa), mrežnu (IP adresa) i simboličku (DNS ime).

Fizička ili lokalna adresa čvora, određena tehnologijom kojom je izgrađena mreža kojoj čvor pripada. Za čvorove uključene u lokalne mreže, ovo je MAC adresa mrežnog adaptera ili priključka usmjerivača, na primjer, 11-A0-17-3D-BC-01. Ove adrese dodjeljuju proizvođači opreme i jedinstvene su adrese jer se njima upravlja centralno. Za sve postojeće MAC lokalne mrežne tehnologije, adresa ima 6-bajtni format: gornja 3 bajta su identifikator proizvođača, a donja 3 bajta jedinstveno dodjeljuje sam proizvođač.

Mreža ili IP adresa koja se sastoji od 4 bajta, na primjer, 109.26.17.100. Ova adresa se koristi na mrežnom sloju. Dodjeljuje ga administrator tijekom konfiguracije računala i usmjerivača. IP adresa sastoji se od dva dijela: broja mreže i broja hosta. Administrator može proizvoljno odabrati mrežni broj ili ga može dodijeliti na preporuku posebnog internetskog odjela (Network Information Center, NIC), ako mreža mora funkcionirati kao komponenta Internet. Obično davatelji internetskih usluga dobivaju raspone adresa od mrežnih kartica i zatim ih distribuiraju svojim pretplatnicima. Broj glavnog računala u IP protokolu dodjeljuje se neovisno o lokalnoj adresi glavnog računala. Podjela IP adrese na polja za broj mreže i broj hosta je fleksibilna, a granica između ovih polja može se postaviti proizvoljno. Čvor može biti dio nekoliko IP mreža. U tom slučaju, čvor mora imati nekoliko IP adresa, prema broju mrežnih veza. IP adresa ne karakterizira jedno računalo ili usmjerivač, već jednu mrežnu vezu.

Simbolička adresa ili DNS ime, na primjer, SERV1.IBM.COM. Tu adresu dodjeljuje administrator i sastoji se od nekoliko dijelova, na primjer, naziv stroja, naziv organizacije, naziv domene. Ova adresa se koristi na razini aplikacije, na primjer, u FTP ili telnet protokolima.

Protokoli mapiranja adresa ARP i RARP

Protokol za rješavanje adresa (ARP) koristi se za određivanje lokalne adrese iz IP adrese. ARP radi različito ovisno o tome koji se protokol sloja veze izvodi na određenoj mreži - protokol lokalna mreža(Ethernet, Token Ring, FDDI) s mogućnošću emitiranja pristupa istovremeno svim mrežnim čvorovima, odnosno protokolu globalna mreža(X.25, okvirni relej), u pravilu, ne podržava pristup emitiranju. Postoji i protokol koji rješava obrnuti problem - pronalaženje IP adrese iz poznate lokalne adrese. Zove se obrnuti ARP - RARP (Reverse Address Resolution Protocol) i koristi se pri pokretanju stanica bez diska koje inicijalno ne znaju svoju IP adresu, ali znaju adresu svog mrežnog adaptera.

Na lokalnim mrežama ARP koristi okvire emitiranja protokola sloja veze za pretraživanje mreže za host s danom IP adresom.

Domaćin koji treba preslikati IP adresu na lokalnu adresu generira ARP zahtjev, umeće ga u okvir protokola sloja veze s poznatom IP adresom i emitira zahtjev. Svi hostovi na lokalnoj mreži primaju ARP zahtjev i uspoređuju tamo navedenu IP adresu sa svojom vlastitom adresom. Ako se poklapaju, čvor generira ARP odgovor, u kojem navodi svoju IP adresu i svoju lokalnu adresu i šalje već usmjereno, budući da u ARP zahtjevu pošiljatelj navodi svoju lokalnu adresu. ARP zahtjevi i odgovori koriste isti format paketa.

ICMP protokol

Internet Control Message Protocol (ICMP) koriste IP i drugi protokoli visoke razine za slanje i primanje izvješća o statusu prenesenih informacija. Ovaj protokol se koristi za kontrolu brzine prijenosa informacija između dva sustava. Ako je usmjerivač koji povezuje dva sustava preopterećen prometom, može poslati posebnu ICMP poruku o pogrešci kako bi smanjio brzinu slanja poruka.

IGMP protokol

Domaćini lokalne mreže koriste Internet Group Management Protocol (IGMP) da se registriraju u grupi. Informacije o grupama nalaze se na usmjerivačima lokalne mreže. Usmjerivači koriste ove podatke za slanje multicast poruka.

Grupna poruka, poput emitirane poruke, koristi se za slanje podataka u nekoliko čvorova odjednom.

Specifikacija sučelja mrežnog uređaja - specifikacija sučelja mrežnog uređaja, softversko sučelje koje omogućuje interakciju između upravljačkih programa prijenosnog protokola i odgovarajućih upravljačkih programa mrežnog sučelja. Omogućuje korištenje više protokola čak i ako je instalirana samo jedna mrežna kartica.

Sloj mrežnog sučelja

Ovaj sloj TCP/IP modela odgovoran je za distribuciju IP datagrama. Radi s ARP-om kako bi odredio informacije koje treba staviti u zaglavlje svakog okvira. Ovaj sloj zatim stvara okvir prikladan za vrstu mreže koja se koristi, kao što je Ethernet, Token Ring ili ATM, zatim se IP datagram postavlja u podatkovno područje tog okvira i šalje na mrežu.

Pitanja

Svrha specifikacije standarda IEEE802.

Koji standard opisuje Ethernet mrežnu tehnologiju?

Koji standard definira zadatke kontrole logičke veze?

Koji standard definira mehanizme upravljanja mrežom?

Koji standard opisuje ArcNet mrežnu tehnologiju?

Koji standard opisuje mrežnu tehnologiju Token Ring?

Što je OSI osnovno sučelje sloja modela?

Što je OSI osnovni protokol sloja modela?

Definirajte stog protokola.

Na koje su slojeve podijeljeni nizovi protokola?

Navedite najpopularnije mrežne protokole.

Navedite najpopularnije transportne protokole.

Navedite najpopularnije aplikacijske protokole.

Navedite najpopularnije nizove protokola.

Namjena softverskih sučelja za Windows i NetBIOS utičnice.

Kako se TCP razlikuje od UDP-a?

Funkcije IP protokola.

Koje vrste adresiranja postoje u IP mrežama?

Koji je protokol potreban za određivanje lokalne adrese iz IP adrese?

Koji je protokol potreban za određivanje IP adrese iz lokalne adrese?

Koji se protokol koristi za kontrolu internetskih poruka?

Dodjela sloja mrežnog sučelja TCP/IP stoga.