Ποια στοίβα πρωτοκόλλων είναι η πιο δημοφιλής σήμερα και γιατί. Πρωτόκολλα και πρότυπα δικτύου. Διεύθυνση IP. Μορφή. Συστατικά. Μάσκα υποδικτύου

Επίπεδο μεταφοράς (TL)ορίζει τους κανόνες για τη μεταφορά πακέτων μέσω του δικτύου. Το επίπεδο μεταφοράς παρακολουθεί την παράδοση από άκρο σε άκρο μεμονωμένων πακέτων, δεν λαμβάνει υπόψη τις εξαρτήσεις μεταξύ αυτών των πακέτων (ακόμη και εκείνων που ανήκουν στο ίδιο μήνυμα). Αντιμετωπίζει κάθε πακέτο σαν να ανήκε σε ένα ξεχωριστό μήνυμα, ανεξάρτητα από το αν είναι στην πραγματικότητα ή όχι. Τα πρωτόκολλα επιπέδου μεταφοράς διασφαλίζουν ότι όλα τα μηνύματα φτάνουν άθικτα στον προορισμό τους και ότι τα πακέτα ταξινομούνται με την αρχική τους σειρά. Στο επίπεδο μεταφοράς, πραγματοποιείται έλεγχος παραβίασης πληροφοριών και έλεγχος σφαλμάτων, καθώς και έλεγχος ροής σε ολόκληρη τη διαδρομή πηγής-προορισμού.

Το επίπεδο μεταφοράς εκτελεί τις ακόλουθες εργασίες:

• Διεύθυνση σημείου εξυπηρέτησης. Οι υπολογιστές συχνά εκτελούν πολλά προγράμματα ταυτόχρονα. Για το λόγο αυτό, η παράδοση πηγής-προορισμού σημαίνει παράδοση όχι μόνο από έναν υπολογιστή στον επόμενο, αλλά και από μια δεδομένη διεργασία (πρόγραμμα που εκτελείται) σε έναν υπολογιστή σε μια δεδομένη διεργασία (πρόγραμμα που εκτελείται) σε έναν άλλο. Επομένως, η κεφαλίδα του επιπέδου μεταφοράς πρέπει να περιλαμβάνει έναν τύπο διεύθυνσης που ονομάζεται διεύθυνση σημείου εξυπηρέτησης (ή διεύθυνση θύρας). Το επίπεδο δικτύου παραδίδει κάθε πακέτο στη σωστή διεύθυνση υπολογιστή. Το επίπεδο μεταφοράς παραδίδει το πλήρες μήνυμα στη σωστή διαδικασία σε αυτόν τον υπολογιστή.
• Τμηματοποίηση και επανασυναρμολόγηση. Το μήνυμα χωρίζεται σε μεταφερόμενα τμήματα, κάθε τμήμα περιέχει έναν αριθμό σειράς. Αυτοί οι αριθμοί επιτρέπουν στο επίπεδο μεταφοράς, αφού φτάσει στον προορισμό του, να επανασυναρμολογήσει σωστά το μήνυμα και να αντικαταστήσει τα πακέτα που χάθηκαν κατά τη μετάδοση.
• Διαχείριση σύνδεσης. Το επίπεδο μεταφοράς μπορεί να είναι προσανατολισμένο στη σύνδεση (μεταφορά χωρίς σύνδεση) ή μεταφορά προσανατολισμένη στη σύνδεση (λειτουργία δεδομένων). Το επίπεδο μεταφοράς χωρίς σύνδεση (σε μια προκαθορισμένη εικονική σύνδεση) επεξεργάζεται κάθε τμήμα ως ανεξάρτητο πακέτο και το παραδίδει στο επίπεδο μεταφοράς στη μηχανή προορισμού. Το επίπεδο μεταφοράς προσανατολισμένο στη σύνδεση δημιουργεί πρώτα μια σύνδεση με το επίπεδο μεταφοράς στον υπολογιστή προορισμού πριν από την παράδοση πακέτων. Αφού μεταφερθούν όλα τα δεδομένα, η σύνδεση τερματίζεται.

  Σε λειτουργία χωρίς σύνδεση, το επίπεδο μεταφοράς χρησιμοποιείται για τη μετάδοση μεμονωμένων γραμμάτων δεδομένων χωρίς να εγγυάται την αξιόπιστη παράδοσή τους. Η λειτουργία προσανατολισμένη στη σύνδεση χρησιμοποιείται για αξιόπιστη παράδοση δεδομένων.

• Έλεγχος ροής. Όπως το επίπεδο σύνδεσης δεδομένων, το επίπεδο μεταφοράς είναι υπεύθυνο για τον έλεγχο της ροής. Ωστόσο, ο έλεγχος ροής σε αυτό το επίπεδο γίνεται από άκρο σε άκρο.
• Έλεγχος σφαλμάτων. Όπως το επίπεδο σύνδεσης δεδομένων, το επίπεδο μεταφοράς είναι υπεύθυνο για τον έλεγχο σφαλμάτων. Το επίπεδο μεταφοράς μετάδοσης διασφαλίζει ότι το πλήρες μήνυμα φθάνει στο επίπεδο μεταφοράς λήψης χωρίς σφάλμα (ζημιά, απώλεια ή αντιγραφή). Η διόρθωση σφαλμάτων συνήθως συμβαίνει μέσω της αναμετάδοσης.

Επίπεδο συνεδρίας SL- ελεγκτής διαλόγου δικτύου. Καθιερώνει, διατηρεί και συγχρονίζει τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ συστημάτων επικοινωνίας.

Χρησιμοποιώντας το επίπεδο συνόδου (Session Layer), οργανώνεται διάλογος μεταξύ των μερών, καταγράφεται ποιο από τα μέρη είναι ο εκκινητής, ποιο από τα μέρη είναι ενεργό και πώς τελειώνει ο διάλογος.

Οι εργασίες του επιπέδου συνεδρίας είναι οι εξής:

• Διαχείριση διαλόγου. Επίπεδο συνεδρίαςεπιτρέπει σε δύο συστήματα να μπουν σε διάλογο. Επιτρέπει την ανταλλαγή μηνυμάτων μεταξύ δύο διεργασιών. Σε αυτήν την περίπτωση, είναι δυνατές οι ακόλουθες λειτουργίες: είτε ημιαμφίδρομη (μία διαδρομή τη φορά) είτε η πλήρης αμφίδρομη (δύο διαδρομές ταυτόχρονα). Για παράδειγμα, ο διάλογος μεταξύ του τερματικού και του mainframe μπορεί να είναι ημιαμφίδρομη.
• Συγχρονισμός. Επίπεδο συνεδρίαςΕπιτρέπει σε μια διαδικασία να προσθέτει σημεία ελέγχου (σημεία συγχρονισμού) σε μια ροή δεδομένων. Για παράδειγμα, εάν το σύστημα στέλνει ένα αρχείο 2.000 σελίδων, είναι επιθυμητό να εισάγετε σημεία ελέγχου μετά από κάθε 100 σελίδες για να διασφαλιστεί ότι κάθε ενότητα 100 σελίδων λαμβάνεται και αναγνωρίζεται ανεξάρτητα. Σε αυτήν την περίπτωση, εάν παρουσιαστεί παράβαση κατά τη μετάδοση της σελίδας 523, η μόνη σελίδα που απαιτείται και θα σταλεί ξανά μετά την ανάκτηση του συστήματος είναι η σελίδα 501 (η πρώτη σελίδα της πέμπτης εκατοντάδας)

Επίπεδο παρουσίασηςασχολείται με τη μορφή παροχής πληροφοριών σε χαμηλότερα επίπεδα, για παράδειγμα, την επανακωδικοποίηση ή την κρυπτογράφηση πληροφοριών.

Οι εργασίες του επιπέδου παρουσίασης είναι:

• Πληροφορίες επανακωδικοποίησης. Οι διεργασίες (προγράμματα που εκτελούνται) στα δύο συστήματα συνήθως ανταλλάσσουν πληροφορίες με τη μορφή συμβολοσειρών χαρακτήρων, αριθμών και ούτω καθεξής. Οι πληροφορίες πρέπει να μετατραπούν σε ροές bit πριν μεταδοθούν. Δεδομένου ότι διαφορετικοί υπολογιστές χρησιμοποιούν διαφορετικά συστήματα κωδικοποίησης, επίπεδο παρουσίασηςείναι υπεύθυνη για τη διαλειτουργικότητα μεταξύ αυτών των διαφορετικών μεθόδων κωδικοποίησης. Επίπεδο παρουσίασηςστον πομπό αλλάζει τις πληροφορίες από μια συγκεκριμένη μορφή πομπού σε μια γενική μορφή. Επίπεδο παρουσίασηςστον υπολογιστή λήψης αντικαθιστά την κοινή μορφή με τη μορφή του δέκτη του.
• Κρυπτογράφηση. Για την παροχή ευαίσθητων πληροφοριών, το σύστημα πρέπει να παρέχει μυστικότητα. Κρυπτογράφηση σημαίνει ότι ο πομπός μετατρέπει τις αρχικές πληροφορίες σε άλλη μορφή και στέλνει το μήνυμα που προκύπτει μέσω του δικτύου. Η αποκωδικοποίηση πρέπει να είναι ακριβώς το αντίθετο από την αρχική διαδικασία προκειμένου να μετατραπεί το μήνυμα στην αρχική του μορφή.
• Συμπίεση. Η συμπίεση δεδομένων μειώνει τον αριθμό των bit που περιέχονται στις πληροφορίες. Η συμπίεση δεδομένων γίνεται ιδιαίτερα σημαντική στη μετάδοση πολυμέσων όπως κείμενο, ήχος και βίντεο.

Επίπεδο εφαρμογής (AL)είναι ένα σύνολο πρωτοκόλλων που ανταλλάσσονται μεταξύ απομακρυσμένων κόμβων που υλοποιούν την ίδια εργασία (πρόγραμμα). Επίπεδο εφαρμογήςεπιτρέπει στον χρήστη (άτομο ή λογισμικό) να έχει πρόσβαση στο δίκτυο. Παρέχει διεπαφές χρήστη και υποστήριξη για υπηρεσίες όπως email, απομακρυσμένη πρόσβαση και μεταφορά χρημάτων, διαχείριση δημόσιας βάσης δεδομένων και άλλους τύπους κατανεμημένων υπηρεσιών πληροφοριών.

Παραδείγματα υπηρεσιών που παρέχονται από το επίπεδο εφαρμογής:

• Εικονικό τερματικό δικτύου. Ένα εικονικό τερματικό δικτύου είναι μια έκδοση λογισμικού ενός φυσικού τερματικού, επιτρέπει στον χρήστη να συνδεθεί σε έναν απομακρυσμένο κεντρικό υπολογιστή. Για να γίνει αυτό, η εφαρμογή δημιουργεί μια εξομοίωση λογισμικού ενός τερματικού στον απομακρυσμένο κεντρικό υπολογιστή. Ο υπολογιστής του χρήστη επικοινωνεί με το τερματικό λογισμικού, το οποίο, με τη σειρά του, επικοινωνεί με τον κεντρικό υπολογιστή και αντίστροφα. Ο απομακρυσμένος κεντρικός υπολογιστής ορίζει αυτή τη σύνδεση ως σύνδεση με ένα από τα δικά του τερματικά και επιτρέπει την είσοδο.
• Μεταφορά αρχείων, πρόσβαση και διαχείριση. Αυτή η εφαρμογή επιτρέπει στο χρήστη να έχει πρόσβαση σε αρχεία σε έναν απομακρυσμένο κεντρικό υπολογιστή για τροποποίηση ή ανάγνωση δεδομένων, ανάκτηση αρχείων από απομακρυσμένο υπολογιστή για χρήση σε τοπικό υπολογιστή και διαχείριση ή διαχείριση αρχείων σε απομακρυσμένο υπολογιστή.
• Ταχυδρομικές υπηρεσίες. Αυτή η εφαρμογή παρέχει μια βάση για την αποστολή και αποθήκευση email.
• Υπηρεσίες καταλόγου. Αυτή η εφαρμογή παρέχει κατανεμημένες πηγές βάσης δεδομένων και πρόσβαση σε παγκόσμιες πληροφορίες σχετικά με διάφορα αντικείμενα και υπηρεσίες.

Στοίβα πρωτοκόλλου Διαδικτύου

Η στοίβα πρωτοκόλλου Internet2 αναπτύχθηκε πριν από το μοντέλο OSI. Επομένως, τα επίπεδα στη στοίβα πρωτοκόλλου Internet δεν αντιστοιχούν στα αντίστοιχα επίπεδα στο μοντέλο OSI. Η στοίβα πρωτοκόλλου Διαδικτύου αποτελείται από πέντε επίπεδα: φυσικό, σύνδεσμο δεδομένων, δίκτυο, μεταφορά και εφαρμογή. Τα πρώτα τέσσερα επίπεδα παρέχουν φυσικά πρότυπα, διεπαφή δικτύου, διαδικτυακή εργασία και λειτουργίες μεταφοράς που αντιστοιχούν στα τέσσερα πρώτα επίπεδα του μοντέλου OSI. Τα τρία κορυφαία επίπεδα στο μοντέλο OSI αντιπροσωπεύονται στη στοίβα πρωτοκόλλου Διαδικτύου από ένα μόνο επίπεδο που ονομάζεται επίπεδο εφαρμογής. 1.3.

Ρύζι. 1.3.

ARP			Πρωτόκολλο επίλυσης διεύθυνσης			Πρωτόκολλο εύρεσης διεύθυνσης
ΑΤΜ			Λειτουργία ασύγχρονης μεταφοράς			Λειτουργία ασύγχρονης μεταφοράς
BGP			Πρωτόκολλο Border Gateway			Πρωτόκολλο δρομολόγησης άκρων
DNS			Σύστημα ονομάτων τομέα			Σύστημα ονομάτων τομέα
Ethernet			Δίκτυο Ethernet			Δίκτυο Ethernet
FDDI			Διεπαφή κατανεμημένων δεδομένων οπτικών ινών			Διεπαφή κατανεμημένων δεδομένων οπτικών ινών
HTTP			Πρωτόκολλο μεταφοράς υπερκειμένου			Πρωτόκολλο μεταφοράς υπερκειμένου
FTP			Πρωτόκολλο μεταφοράς αρχείων			Πρωτόκολλο μεταφοράς αρχείων
ICMP			Πρωτόκολλο μηνυμάτων ελέγχου Διαδικτύου			Πρωτόκολλο μηνυμάτων ελέγχου
IGMP			Πρωτόκολλο διαχείρισης ομάδας Διαδικτύου			Πρωτόκολλο Διαχείρισης Ομάδας Διαδικτύου (Χρήστη).
IP			Πρωτόκολλο Διαδικτύου			Πρωτόκολλο Διαδικτύου
NFS			Σύστημα αρχείων δικτύου			Πρωτόκολλο πρόσβασης συστήματος αρχείων δικτύου
OSPF			Ανοίξτε πρώτα τη συντομότερη διαδρομή			Ανοίξτε το πρωτόκολλο προτίμησης συντομότερου καναλιού
PDH			Πλησιόχρονη Ψηφιακή Ιεραρχία			Πλησιόχρονη ψηφιακή ιεραρχία
ΣΔΙΤ			Πρωτόκολλο από σημείο σε σημείο			Πρωτόκολλο επικοινωνίας από σημείο σε σημείο

Το Διαδίκτυο είναι ένα παγκόσμιο σύστημα διασυνδεδεμένων υπολογιστών, τοπικών και άλλων δικτύων που αλληλεπιδρούν μεταξύ τους μέσω της στοίβας πρωτοκόλλου TCP/IP (Εικ. 1).

Εικόνα 1 – Γενικευμένο διάγραμμα του Διαδικτύου

Το Διαδίκτυο διασφαλίζει την ανταλλαγή πληροφοριών μεταξύ όλων των υπολογιστών που είναι συνδεδεμένοι σε αυτό. Ο τύπος του υπολογιστή και το λειτουργικό σύστημα που χρησιμοποιεί δεν έχει σημασία.

Τα κύρια κελιά του Διαδικτύου είναι τα τοπικά δίκτυα (LAN – Local Area network). Εάν ένα τοπικό δίκτυο είναι απευθείας συνδεδεμένο στο Διαδίκτυο, τότε κάθε σταθμός εργασίας σε αυτό το δίκτυο μπορεί επίσης να συνδεθεί σε αυτό. Υπάρχουν επίσης υπολογιστές που είναι ανεξάρτητα συνδεδεμένοι στο Διαδίκτυο. Καλούνται κεντρικούς υπολογιστές(οικοδεσπότης – ιδιοκτήτης).

Κάθε υπολογιστής που είναι συνδεδεμένος στο δίκτυο έχει τη δική του διεύθυνση, στην οποία ένας συνδρομητής μπορεί να τον βρει από οπουδήποτε στον κόσμο.

Ένα σημαντικό χαρακτηριστικό του Διαδικτύου είναι ότι, ενώ συνδέει διάφορα δίκτυα, δεν δημιουργεί καμία ιεραρχία - όλοι οι υπολογιστές που είναι συνδεδεμένοι στο δίκτυο έχουν ίσα δικαιώματα.

Ένα άλλο χαρακτηριστικό γνώρισμα του Διαδικτύου είναι η υψηλή αξιοπιστία του. Εάν ορισμένοι υπολογιστές και γραμμές επικοινωνίας αποτύχουν, το δίκτυο θα συνεχίσει να λειτουργεί. Αυτή η αξιοπιστία διασφαλίζεται από το γεγονός ότι δεν υπάρχει ενιαίο κέντρο ελέγχου στο Διαδίκτυο. Εάν ορισμένες γραμμές επικοινωνίας ή υπολογιστές αποτύχουν, τα μηνύματα μπορούν να μεταδοθούν μέσω άλλων γραμμών επικοινωνίας, καθώς υπάρχουν πάντα διάφοροι τρόποι μετάδοσης πληροφοριών.

Το Διαδίκτυο δεν είναι εμπορικός οργανισμός και δεν ανήκει σε κανέναν. Υπάρχουν χρήστες του Διαδικτύου σε όλες σχεδόν τις χώρες του κόσμου.

Οι χρήστες συνδέονται στο δίκτυο μέσω υπολογιστών ειδικών οργανισμών που ονομάζονται πάροχοι υπηρεσιών Διαδικτύου. Η σύνδεση στο Διαδίκτυο μπορεί να είναι μόνιμη ή προσωρινή. Οι πάροχοι υπηρεσιών Διαδικτύου έχουν πολλές γραμμές για τη σύνδεση χρηστών και γραμμές υψηλής ταχύτητας για σύνδεση στο υπόλοιπο Διαδίκτυο. Συχνά μικρότεροι προμηθευτές συνδέονται με μεγαλύτερους, οι οποίοι με τη σειρά τους συνδέονται με άλλους προμηθευτές.

Οι οργανισμοί που συνδέονται μεταξύ τους μέσω των πιο γρήγορων γραμμών επικοινωνίας αποτελούν τον πυρήνα του δικτύου ή τη ραχοκοκαλιά του Backbon Internet. Εάν ο προμηθευτής συνδέεται απευθείας με την κορυφογραμμή, τότε η ταχύτητα μεταφοράς πληροφοριών θα είναι μέγιστη.

Στην πραγματικότητα, η διαφορά μεταξύ των χρηστών και των παρόχων υπηρεσιών Διαδικτύου είναι αρκετά αυθαίρετη. Όποιος έχει συνδέσει τον υπολογιστή του ή το τοπικό του δίκτυο στο Διαδίκτυο και έχει εγκαταστήσει τα απαραίτητα προγράμματα μπορεί να παρέχει υπηρεσίες σύνδεσης δικτύου σε άλλους χρήστες. Ένας μεμονωμένος χρήστης, καταρχήν, μπορεί να συνδεθεί μέσω μιας γραμμής υψηλής ταχύτητας απευθείας στη ραχοκοκαλιά του Διαδικτύου.

Γενικά, το Διαδίκτυο ανταλλάσσει πληροφορίες μεταξύ δύο οποιωνδήποτε υπολογιστών που είναι συνδεδεμένοι στο δίκτυο. Οι υπολογιστές που είναι συνδεδεμένοι στο Διαδίκτυο ονομάζονται συχνά κόμβοι Διαδικτύου ή ιστότοποι. , από την αγγλική λέξη site, που μεταφράζεται ως τόπος, τοποθεσία. Οι κεντρικοί υπολογιστές που είναι εγκατεστημένοι σε παρόχους υπηρεσιών Διαδικτύου παρέχουν στους χρήστες πρόσβαση στο Διαδίκτυο. Υπάρχουν επίσης κόμβοι που ειδικεύονται στην παροχή πληροφοριών. Για παράδειγμα, πολλές εταιρείες δημιουργούν ιστοσελίδες στο Διαδίκτυο μέσω των οποίων διανέμουν πληροφορίες σχετικά με τα προϊόντα και τις υπηρεσίες τους.

Πώς μεταφέρονται οι πληροφορίες; Υπάρχουν δύο βασικές έννοιες που χρησιμοποιούνται στο Διαδίκτυο: διεύθυνση και πρωτόκολλο. Κάθε υπολογιστής που είναι συνδεδεμένος στο Διαδίκτυο έχει τη δική του μοναδική διεύθυνση. Ακριβώς όπως μια ταχυδρομική διεύθυνση προσδιορίζει μοναδικά την τοποθεσία ενός ατόμου, μια διεύθυνση Διαδικτύου προσδιορίζει μοναδικά τη θέση ενός υπολογιστή στο δίκτυο. Οι διευθύνσεις Διαδικτύου είναι το πιο σημαντικό μέρος του, και θα συζητηθούν λεπτομερώς παρακάτω.

Τα δεδομένα που αποστέλλονται από τον έναν υπολογιστή στον άλλο χρησιμοποιώντας το Διαδίκτυο χωρίζονται σε πακέτα. Κινούνται μεταξύ των υπολογιστών που αποτελούν κόμβους δικτύου.Τα πακέτα του ίδιου μηνύματος μπορούν να ακολουθήσουν διαφορετικές διαδρομές. Κάθε πακέτο έχει τη δική του σήμανση, η οποία διασφαλίζει τη σωστή συναρμολόγηση του εγγράφου στον υπολογιστή στον οποίο απευθύνεται το μήνυμα.

Τι είναι ένα πρωτόκολλο; Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, ένα πρωτόκολλο είναι οι κανόνες αλληλεπίδρασης. Για παράδειγμα, το διπλωματικό πρωτόκολλο ορίζει τι πρέπει να κάνετε όταν συναντάτε ξένους επισκέπτες ή όταν διοργανώνετε μια δεξίωση. Το πρωτόκολλο δικτύου ορίζει επίσης κανόνες λειτουργίας για υπολογιστές που είναι συνδεδεμένοι στο δίκτυο. Τα τυπικά πρωτόκολλα κάνουν διαφορετικούς υπολογιστές να "μιλούν την ίδια γλώσσα". Αυτό καθιστά δυνατή τη σύνδεση διαφορετικών τύπων υπολογιστών με διαφορετικά λειτουργικά συστήματα στο Διαδίκτυο.

Τα βασικά πρωτόκολλα του Διαδικτύου είναι η στοίβα πρωτοκόλλων TCP/IP. Πρώτα απ 'όλα, είναι απαραίτητο να διευκρινιστεί ότι, στην τεχνική κατανόηση του TCP/IP - αυτό δεν είναι ένα πρωτόκολλο δικτύου, αλλά δύο πρωτόκολλα που βρίσκονται σε διαφορετικά επίπεδα του μοντέλου δικτύου (αυτό είναι το λεγόμενο στοίβα πρωτοκόλλου).Πρωτόκολλο TCP - πρωτόκολλο επίπεδο μεταφοράς.Ελέγχει τι πώς γίνεται η μεταφορά δεδομένων.Πρωτόκολλο IP - διεύθυνση.Ανήκει επίπεδο δικτύουκαι καθορίζει όπου γίνεται η μεταφορά.

Πρωτόκολλο TCP. Σύμφωνα με το πρωτόκολλο TCP , τα αποστελλόμενα δεδομένα «κόβονται» σε μικρά πακέτα, μετά από τα οποία κάθε πακέτο επισημαίνεται έτσι ώστε να περιέχει τα απαραίτητα δεδομένα για τη σωστή συναρμολόγηση του εγγράφου στον υπολογιστή του παραλήπτη.

Για να κατανοήσετε την ουσία του πρωτοκόλλου TCP, μπορείτε να φανταστείτε μια παρτίδα σκάκι με αλληλογραφία, όταν δύο συμμετέχοντες παίζουν δώδεκα παιχνίδια ταυτόχρονα. Κάθε κίνηση καταγράφεται σε ξεχωριστή κάρτα που υποδεικνύει τον αριθμό του παιχνιδιού και τον αριθμό κίνησης. Σε αυτήν την περίπτωση, μεταξύ δύο συνεργατών μέσω του ίδιου καναλιού αλληλογραφίας, υπάρχουν έως και δώδεκα συνδέσεις (μία ανά συμβαλλόμενο μέρος). Δύο υπολογιστές που συνδέονται μέσω μιας φυσικής σύνδεσης μπορούν παρομοίως να υποστηρίζουν πολλαπλές συνδέσεις TCP ταυτόχρονα. Για παράδειγμα, δύο ενδιάμεσοι διακομιστές δικτύου μπορούν να μεταδίδουν ταυτόχρονα πολλά πακέτα TCP από πολλούς πελάτες μέσω μιας γραμμής επικοινωνίας και προς τις δύο κατευθύνσεις.

Όταν εργαζόμαστε στο Διαδίκτυο, μπορούμε να λαμβάνουμε ταυτόχρονα έγγραφα από την Αμερική, την Αυστραλία και την Ευρώπη σε μία μόνο τηλεφωνική γραμμή. Τα πακέτα κάθε εγγράφου λαμβάνονται χωριστά, χωρίζονται χρονικά και καθώς παραλαμβάνονται, συλλέγονται σε διαφορετικά έγγραφα.

Πρωτόκολλο IP . Ας δούμε τώρα το πρωτόκολλο διεύθυνσης - IP (Internet Protocol). Η ουσία του είναι ότι κάθε συμμετέχων στο World Wide Web πρέπει να έχει τη δική του μοναδική διεύθυνση (διεύθυνση IP). Χωρίς αυτό, δεν μπορούμε να μιλήσουμε για ακριβή παράδοση πακέτων TCP στον επιθυμητό χώρο εργασίας. Αυτή η διεύθυνση εκφράζεται πολύ απλά - τέσσερις αριθμοί, για παράδειγμα: 195.38.46.11. Θα εξετάσουμε τη δομή μιας διεύθυνσης IP με περισσότερες λεπτομέρειες αργότερα. Είναι οργανωμένο με τέτοιο τρόπο ώστε κάθε υπολογιστής από τον οποίο περνά ένα πακέτο TCP να μπορεί να προσδιορίσει από αυτούς τους τέσσερις αριθμούς ποιος από τους πιο κοντινούς του «γείτονες» χρειάζεται να προωθήσει το πακέτο έτσι ώστε να είναι «πιο κοντά» στον παραλήπτη. Ως αποτέλεσμα ενός πεπερασμένου αριθμού μεταφορών, το πακέτο TCP φτάνει στον παραλήπτη.

Η λέξη «πιο κοντά» μπαίνει σε εισαγωγικά για κάποιο λόγο. Σε αυτή την περίπτωση, δεν είναι η γεωγραφική «εγγύτητα» που αξιολογείται. Οι συνθήκες επικοινωνίας και η χωρητικότητα της γραμμής λαμβάνονται υπόψη. Δύο υπολογιστές που βρίσκονται σε διαφορετικές ηπείρους, αλλά συνδέονται με μια διαστημική γραμμή επικοινωνίας υψηλής απόδοσης, θεωρούνται «πιο κοντά» μεταξύ τους από δύο υπολογιστές από γειτονικά χωριά που συνδέονται με ένα απλό τηλεφωνικό καλώδιο. Χρησιμοποιούνται ειδικά εργαλεία για την επίλυση των ζητημάτων του τι θεωρείται «πιο κοντά» και τι είναι «περαιτέρω» - δρομολογητές.Ο ρόλος των δρομολογητών σε ένα δίκτυο συνήθως εκτελείται από εξειδικευμένους υπολογιστές, αλλά αυτοί μπορεί επίσης να είναι ειδικά προγράμματα που εκτελούνται στους διακομιστές κόμβων του δικτύου.

Στοίβα πρωτοκόλλου TCP/IP

Στοίβα πρωτοκόλλου TCP/IP- ένα σύνολο πρωτοκόλλων μεταφοράς δεδομένων δικτύου που χρησιμοποιούνται σε δίκτυα, συμπεριλαμβανομένου του Διαδικτύου. Το όνομα TCP/IP προέρχεται από τα δύο πιο σημαντικά πρωτόκολλα της οικογένειας - Πρωτόκολλο Ελέγχου Μετάδοσης (TCP) και Πρωτόκολλο Διαδικτύου (IP), τα οποία αναπτύχθηκαν και περιγράφηκαν πρώτα σε αυτό το πρότυπο.

Τα πρωτόκολλα λειτουργούν μεταξύ τους σε μια στοίβα. σωρός, στοίβα) - αυτό σημαίνει ότι το πρωτόκολλο που βρίσκεται σε υψηλότερο επίπεδο λειτουργεί "πάνω" από το χαμηλότερο, χρησιμοποιώντας μηχανισμούς ενθυλάκωσης. Για παράδειγμα, το πρωτόκολλο TCP τρέχει πάνω από το πρωτόκολλο IP.

Η στοίβα πρωτοκόλλου TCP/IP περιλαμβάνει τέσσερα επίπεδα:

• στρώμα εφαρμογής
• στρώμα μεταφοράς
• επίπεδο δικτύου (επίπεδο διαδικτύου),
• στρώμα συνδέσμου.

Τα πρωτόκολλα αυτών των επιπέδων υλοποιούν πλήρως τη λειτουργικότητα του μοντέλου OSI (Πίνακας 1). Όλες οι αλληλεπιδράσεις των χρηστών σε δίκτυα IP είναι χτισμένες στη στοίβα πρωτοκόλλου TCP/IP. Η στοίβα είναι ανεξάρτητη από το φυσικό μέσο μετάδοσης δεδομένων.

Τραπέζι 1– Σύγκριση της στοίβας πρωτοκόλλου TCP/IP και του μοντέλου αναφοράς OSI

Επίπεδο εφαρμογής

Το επίπεδο εφαρμογής είναι το μέρος όπου λειτουργούν οι περισσότερες εφαρμογές δικτύου.

Αυτά τα προγράμματα έχουν τα δικά τους πρωτόκολλα επικοινωνίας, όπως HTTP για το WWW, FTP (μεταφορά αρχείων), SMTP (email), SSH (ασφαλής σύνδεση σε απομακρυσμένο μηχάνημα), DNS (αντιστοίχιση συμβολικών ονομάτων σε διευθύνσεις IP) και πολλά άλλα.

Ως επί το πλείστον, αυτά τα πρωτόκολλα λειτουργούν πάνω από το TCP ή το UDP και συνδέονται με μια συγκεκριμένη θύρα, για παράδειγμα:

• HTTP στη θύρα TCP 80 ή 8080,
• Θύρα FTP σε TCP 20 (για μεταφορά δεδομένων) και 21 (για εντολές ελέγχου),
• Ερωτήματα DNS στη θύρα 53 UDP (λιγότερο συχνά TCP),

Στρώμα μεταφοράς

Τα πρωτόκολλα του επιπέδου μεταφοράς μπορούν να λύσουν το πρόβλημα της μη εγγυημένης παράδοσης μηνυμάτων («έφτασε το μήνυμα στον παραλήπτη;»), καθώς και να εγγυηθούν τη σωστή σειρά άφιξης δεδομένων. Στη στοίβα TCP/IP, τα πρωτόκολλα μεταφοράς καθορίζουν για ποια εφαρμογή προορίζονται τα δεδομένα.

Τα πρωτόκολλα αυτόματης δρομολόγησης που αντιπροσωπεύονται λογικά σε αυτό το επίπεδο (επειδή τρέχουν πάνω από το IP) είναι στην πραγματικότητα μέρος των πρωτοκόλλων του επιπέδου δικτύου. για παράδειγμα OSPF (IP ID 89).

Το TCP (IP ID 6) είναι ένας «εγγυημένος» προκαθορισμένος μηχανισμός μεταφοράς που παρέχει σε μια εφαρμογή μια αξιόπιστη ροή δεδομένων, παρέχει σιγουριά ότι τα δεδομένα που λαμβάνονται είναι χωρίς σφάλματα, ζητά εκ νέου δεδομένα εάν χαθούν και εξαλείφει την αντιγραφή δεδομένα. Το TCP σάς επιτρέπει να ρυθμίζετε το φορτίο στο δίκτυο, καθώς και να μειώνετε τον λανθάνοντα χρόνο των δεδομένων κατά τη μετάδοση σε μεγάλες αποστάσεις. Επιπλέον, το TCP διασφαλίζει ότι τα ληφθέντα δεδομένα στάλθηκαν με την ίδια ακριβώς σειρά. Αυτή είναι η κύρια διαφορά του από το UDP.

Πρωτόκολλο μετάδοσης δεδομένων χωρίς σύνδεση UDP (IP ID 17). Ονομάζεται επίσης «αναξιόπιστο» πρωτόκολλο μετάδοσης, με την έννοια της αδυναμίας επαλήθευσης της παράδοσης ενός μηνύματος στον παραλήπτη, καθώς και της πιθανής ανάμειξης πακέτων. Οι εφαρμογές που απαιτούν εγγυημένη μεταφορά δεδομένων χρησιμοποιούν το πρωτόκολλο TCP.

Το UDP χρησιμοποιείται συνήθως σε εφαρμογές όπως ροή βίντεο και παιχνίδια υπολογιστών, όπου η απώλεια πακέτων είναι αποδεκτή και η επανάληψη είναι δύσκολη ή αδικαιολόγητη ή σε εφαρμογές απόκρισης πρόκλησης (όπως ερωτήματα DNS) όπου η δημιουργία μιας σύνδεσης απαιτεί περισσότερους πόρους από την Επαναποστολή.

Τόσο το TCP όσο και το UDP χρησιμοποιούν έναν αριθμό που ονομάζεται θύρα για να αναγνωρίσουν το πρωτόκολλο ανώτερου επιπέδου.

Επίπεδο δικτύου

Το επίπεδο Διαδικτύου σχεδιάστηκε αρχικά για τη μεταφορά δεδομένων από ένα (υπο)δίκτυο σε άλλο. Με την ανάπτυξη της έννοιας ενός παγκόσμιου δικτύου, προστέθηκαν πρόσθετες δυνατότητες στο επίπεδο για μετάδοση από οποιοδήποτε δίκτυο σε οποιοδήποτε δίκτυο, ανεξάρτητα από πρωτόκολλα χαμηλότερου επιπέδου, καθώς και η δυνατότητα αίτησης δεδομένων από απομακρυσμένο μέρος, για παράδειγμα σε το πρωτόκολλο ICMP (χρησιμοποιείται για τη μετάδοση διαγνωστικών πληροφοριών μιας σύνδεσης IP) και το IGMP (χρησιμοποιείται για τη διαχείριση ροών πολλαπλής διανομής).

Το ICMP και το IGMP βρίσκονται πάνω από το IP και θα πρέπει να μεταβούν στο επόμενο επίπεδο μεταφοράς, αλλά λειτουργικά είναι πρωτόκολλα επιπέδου δικτύου και επομένως δεν μπορούν να προσαρμοστούν στο μοντέλο OSI.

Τα πακέτα πρωτοκόλλου δικτύου IP ενδέχεται να περιέχουν κώδικα που υποδεικνύει ποιο πρωτόκολλο επόμενου επιπέδου θα χρησιμοποιηθεί για την εξαγωγή δεδομένων από το πακέτο. Αυτός ο αριθμός είναι μοναδικός Αριθμός πρωτοκόλλου IP. Τα ICMP και IGMP αριθμούνται 1 και 2, αντίστοιχα.

Επίπεδο σύνδεσης δεδομένων

Το επίπεδο σύνδεσης περιγράφει τον τρόπο με τον οποίο τα πακέτα δεδομένων μεταδίδονται μέσω του φυσικού επιπέδου, συμπεριλαμβανομένων κωδικοποίηση(δηλαδή ειδικές ακολουθίες bit που καθορίζουν την αρχή και το τέλος ενός πακέτου δεδομένων). Το Ethernet, για παράδειγμα, περιέχει στα πεδία κεφαλίδας πακέτου μια ένδειξη για το μηχάνημα ή τα μηχανήματα στο δίκτυο για τα οποία προορίζεται το πακέτο.

Παραδείγματα πρωτοκόλλων επιπέδου σύνδεσης είναι το Ethernet, το Wi-Fi, το Frame Relay, το Token Ring, το ATM κ.λπ.

Το επίπεδο σύνδεσης δεδομένων χωρίζεται μερικές φορές σε 2 υποστρώματα - LLC και MAC.

Επιπλέον, το επίπεδο ζεύξης δεδομένων περιγράφει το μέσο μετάδοσης δεδομένων (είτε είναι ομοαξονικό καλώδιο, συνεστραμμένο ζεύγος, οπτική ίνα ή κανάλι ραδιοφώνου), τα φυσικά χαρακτηριστικά ενός τέτοιου μέσου και την αρχή της μετάδοσης δεδομένων (διαχωρισμός καναλιών, διαμόρφωση, πλάτος σήματος, συχνότητα σήματος, μέθοδος συγχρονισμού μετάδοσης, απόκριση καθυστέρησης και μέγιστη απόσταση).

Ενθυλάκωση

Η ενθυλάκωση είναι η συσκευασία ή η ένθεση πακέτων υψηλού επιπέδου (πιθανώς διαφορετικών πρωτοκόλλων) σε πακέτα του ίδιου πρωτοκόλλου (χαμηλότερο επίπεδο), συμπεριλαμβανομένης της διεύθυνσης.

Για παράδειγμα, όταν μια εφαρμογή χρειάζεται να στείλει ένα μήνυμα χρησιμοποιώντας TCP, εκτελείται η ακόλουθη σειρά ενεργειών (Εικ. 2):

Εικόνα 2 – Διαδικασία ενθυλάκωσης

• πρώτα απ 'όλα, η εφαρμογή συμπληρώνει μια ειδική δομή δεδομένων στην οποία υποδεικνύει πληροφορίες σχετικά με τον παραλήπτη (πρωτόκολλο δικτύου, διεύθυνση IP, θύρα TCP).
• μεταδίδει το μήνυμα, το μήκος και τη δομή του με πληροφορίες σχετικά με τον παραλήπτη στον χειριστή πρωτοκόλλου TCP (επίπεδο μεταφοράς).
• ο χειριστής TCP δημιουργεί ένα τμήμα στο οποίο το μήνυμα είναι τα δεδομένα και οι κεφαλίδες περιέχουν τη θύρα TCP του παραλήπτη (καθώς και άλλα δεδομένα).
• ο χειριστής TCP μεταβιβάζει το παραγόμενο τμήμα στον χειριστή IP (επίπεδο δικτύου).
• ο χειριστής IP αντιμετωπίζει το μεταδιδόμενο τμήμα TCP ως δεδομένα και προηγείται του με την κεφαλίδα του (η οποία, συγκεκριμένα, περιέχει τη διεύθυνση IP του παραλήπτη, που λαμβάνεται από την ίδια δομή δεδομένων εφαρμογής, και τον ανώτερο αριθμό πρωτοκόλλου.
• Ο χειριστής IP μεταδίδει το λαμβανόμενο πακέτο στο επίπεδο σύνδεσης δεδομένων, το οποίο και πάλι θεωρεί αυτό το πακέτο ως «ακατέργαστα» δεδομένα.
• ο χειριστής επιπέδου συνδέσμου, παρόμοιος με τους προηγούμενους χειριστές, προσθέτει την κεφαλίδα του στην αρχή (η οποία υποδεικνύει επίσης τον αριθμό πρωτοκόλλου ανώτερου επιπέδου, στην περίπτωσή μας είναι 0x0800(IP)) και, στις περισσότερες περιπτώσεις, προσθέτει το τελικό άθροισμα ελέγχου, επομένως σχηματίζοντας ένα πλαίσιο?
• Στη συνέχεια, το λαμβανόμενο πλαίσιο μεταδίδεται στο φυσικό στρώμα, το οποίο μετατρέπει τα bit σε ηλεκτρικά ή οπτικά σήματα και τα στέλνει στο μέσο μετάδοσης.

Στην πλευρά λήψης, εκτελείται η αντίστροφη διαδικασία (από κάτω προς τα πάνω), που ονομάζεται αποκαψούλωση, για να αποσυσκευαστεί τα δεδομένα και να παρουσιαστούν στην εφαρμογή.

Σχετική πληροφορία:

2015-2020 lektsii.org -

Η στοίβα πρωτοκόλλου, ή στην καθομιλουμένη TCP/IP, είναι η αρχιτεκτονική δικτύου των σύγχρονων συσκευών που έχουν σχεδιαστεί για να χρησιμοποιούν το δίκτυο. Μια στοίβα είναι ένας τοίχος στον οποίο κάθε συστατικό τούβλο βρίσκεται πάνω από το άλλο και εξαρτάται από αυτό. Η στοίβα πρωτοκόλλων άρχισε να ονομάζεται «στοίβα TCP/IP» χάρη στα δύο κύρια πρωτόκολλα που υλοποιήθηκαν - την ίδια την IP και το TCP που βασίζεται σε αυτήν. Ωστόσο, είναι μόνο τα κύρια και τα πιο κοινά. Αν όχι εκατοντάδες, τότε δεκάδες άλλα εξακολουθούν να χρησιμοποιούνται σήμερα για διάφορους σκοπούς.

Ο παγκόσμιος ιστός που γνωρίζουμε βασίζεται στο HTTP (πρωτόκολλο μεταφοράς υπερκειμένου), το οποίο με τη σειρά του λειτουργεί σε TCP. Αυτό είναι ένα κλασικό παράδειγμα χρήσης μιας στοίβας πρωτοκόλλου. Υπάρχουν επίσης πρωτόκολλα email IMAP/POP και SMTP, πρωτόκολλα απομακρυσμένου κελύφους SSH, πρωτόκολλα απομακρυσμένης επιφάνειας εργασίας RDP, βάσεις δεδομένων MySQL, SSL/TLS και χιλιάδες άλλες εφαρμογές με τα δικά τους πρωτόκολλα (..)

Πώς διαφέρουν όλα αυτά τα πρωτόκολλα; Είναι αρκετά απλό. Εκτός από τους διάφορους στόχους που τέθηκαν κατά την ανάπτυξη (για παράδειγμα, ταχύτητα, ασφάλεια, σταθερότητα και άλλα κριτήρια), δημιουργούνται πρωτόκολλα με σκοπό τη διαφοροποίηση. Για παράδειγμα, υπάρχουν πρωτόκολλα επιπέδου εφαρμογής που είναι διαφορετικά για διαφορετικές εφαρμογές: το IRC, το Skype, το ICQ, το Telegram και το Jabber δεν είναι συμβατά μεταξύ τους. Έχουν σχεδιαστεί για να εκτελούν μια συγκεκριμένη εργασία και σε αυτήν την περίπτωση, η δυνατότητα πραγματοποίησης κλήσεων WhatsApp στο ICQ απλά δεν είναι τεχνικά καθορισμένη, καθώς οι εφαρμογές χρησιμοποιούν διαφορετικό πρωτόκολλο. Αλλά τα πρωτόκολλά τους βασίζονται στο ίδιο πρωτόκολλο IP.

Ένα πρωτόκολλο μπορεί να ονομαστεί μια προγραμματισμένη, τυπική ακολουθία ενεργειών σε μια διαδικασία στην οποία υπάρχουν πολλά θέματα στο δίκτυο που ονομάζονται ομότιμοι (συνεργάτες), λιγότερο συχνά - πελάτης και διακομιστής, δίνοντας έμφαση στα χαρακτηριστικά ενός συγκεκριμένου πρωτοκόλλου. Το απλούστερο παράδειγμα πρωτοκόλλου για όσους ακόμα δεν καταλαβαίνουν είναι η χειραψία σε μια συνάντηση. Και οι δύο ξέρουν πώς και πότε, αλλά η ερώτηση γιατί είναι ερώτηση για τους προγραμματιστές και όχι για τους χρήστες του πρωτοκόλλου. Παρεμπιπτόντως, μια χειραψία είναι διαθέσιμη για όλα σχεδόν τα πρωτόκολλα, για παράδειγμα, για να διασφαλιστεί ο διαχωρισμός των πρωτοκόλλων και η προστασία από "πτήση σε λάθος αεροπλάνο".

Δείτε τι χρησιμοποιεί το TCP/IP για παράδειγμα τα πιο δημοφιλή πρωτόκολλα. Αυτό δείχνει την ιεραρχία της εξάρτησης. Πρέπει να πούμε ότι οι εφαρμογές χρησιμοποιούν μόνο τα καθορισμένα πρωτόκολλα, τα οποία μπορεί να υλοποιηθούν ή να μην υλοποιηθούν εντός του λειτουργικού συστήματος.

Με πολύ, πολύ απλά λόγια, αυτή είναι η ταχυδρομική υπηρεσία.

Κάθε μέλος ενός δικτύου συμβατό με IP έχει τη δική του διεύθυνση, η οποία μοιάζει κάπως έτσι: 162.123.058.209. Ο συνολικός αριθμός τέτοιων διευθύνσεων για το πρωτόκολλο IPv4 είναι 4,22 δισεκατομμύρια.

Ας υποθέσουμε ότι ένας υπολογιστής θέλει να επικοινωνήσει με έναν άλλο και να του στείλει ένα μήνυμα - ένα "πακέτο". Θα επικοινωνήσει με την «ταχυδρομική υπηρεσία» TCP/IP και θα της δώσει το πακέτο του, αναφέροντας τη διεύθυνση στην οποία πρέπει να παραδοθεί. Σε αντίθεση με τις διευθύνσεις στον πραγματικό κόσμο, οι ίδιες διευθύνσεις IP εκχωρούνται συχνά σε διαφορετικούς υπολογιστές με τη σειρά τους, πράγμα που σημαίνει ότι ο «ταχυδρόμος» δεν γνωρίζει πού βρίσκεται ο απαιτούμενος υπολογιστής, επομένως στέλνει το δέμα στο πλησιέστερο «ταχυδρομείο». - στην πλακέτα υπολογιστή δικτύου. Ίσως υπάρχουν πληροφορίες εκεί για το πού βρίσκεται ο επιθυμητός υπολογιστής ή ίσως δεν υπάρχουν τέτοιες πληροφορίες. Εάν δεν υπάρχει, αποστέλλεται ένα αίτημα διεύθυνσης σε όλα τα κοντινά "ταχυδρομεία" (πίνακες διανομής). Αυτό το βήμα επαναλαμβάνεται από όλα τα «ταχυδρομεία» μέχρι να βρουν την επιθυμητή διεύθυνση, ενώ θυμούνται πόσα «ταχυδρομεία» έχει περάσει από μπροστά τους αυτό το αίτημα και αν περάσει ένα συγκεκριμένο (αρκετά μεγάλο) αριθμό από αυτά, τότε θα είναι επέστρεψε με την ένδειξη "η διεύθυνση δεν βρέθηκε." Το πρώτο «ταχυδρομείο» θα λάβει σύντομα ένα σωρό απαντήσεις από άλλα «παραρτήματα» με επιλογές για διαδρομές προς τον παραλήπτη. Εάν δεν βρεθεί αρκετά σύντομη διαδρομή (συνήθως 64 αποστολές, αλλά όχι περισσότερες από 255), το δέμα θα επιστραφεί στον αποστολέα. Εάν βρεθούν ένα ή περισσότερα μονοπάτια, το πακέτο θα μεταδοθεί κατά μήκος του συντομότερου από αυτά, ενώ τα «ταχυδρομεία» θα θυμούνται αυτή τη διαδρομή για λίγο, επιτρέποντας στα επόμενα πακέτα να μεταδοθούν γρήγορα χωρίς να ρωτήσουν κανέναν τη διεύθυνση. Μετά την παράδοση, ο «ταχυδρόμος» θα αναγκάσει οπωσδήποτε τον παραλήπτη να υπογράψει μια «απόδειξη» δηλώνοντας ότι παρέλαβε το δέμα και να δώσει αυτήν την «απόδειξη» στον αποστολέα ως απόδειξη ότι το δέμα παραδόθηκε άθικτο - η επαλήθευση της παράδοσης στο TCP είναι υποχρεωτική. Εάν ο αποστολέας δεν λάβει τέτοια απόδειξη μετά από ορισμένο χρονικό διάστημα, ή στην απόδειξη αναφέρει ότι το δέμα καταστράφηκε ή χάθηκε κατά την αποστολή, τότε θα προσπαθήσει να στείλει ξανά το δέμα.

Το TCP/IP είναι ένα σύνολο πρωτοκόλλων.

Το πρωτόκολλο είναι κανόνας. Για παράδειγμα, όταν κάποιος σας χαιρετάει, απαντάτε γεια (αντί να σας αποχαιρετάτε ή να σας εύχεστε ευτυχία). Οι προγραμματιστές θα πουν ότι χρησιμοποιούμε το πρωτόκολλο hello, για παράδειγμα.

Τι είναι το TCP/IP (τώρα θα είναι πολύ απλό, μην αφήσετε τους συναδέλφους σας να σας βομβαρδίσουν):

Οι πληροφορίες φτάνουν στον υπολογιστή σας μέσω καλωδίων (ραδιόφωνο ή οτιδήποτε άλλο δεν είναι σημαντικό). Αν περνάει ρεύμα από τα καλώδια, σημαίνει 1. Αν είναι απενεργοποιημένο, σημαίνει 0. Βγαίνει 10101010110000 κ.ο.κ. 8 μηδενικά και μονά (bit) είναι ένα byte. Για παράδειγμα 00001111. Αυτό μπορεί να αναπαρασταθεί ως ένας αριθμός σε δυαδικό. Σε δεκαδική μορφή, ένα byte είναι ένας αριθμός από το 0 έως το 255. Αυτοί οι αριθμοί αντιστοιχίζονται με γράμματα. Για παράδειγμα, το 0 είναι Α, το 1 είναι Β. (Αυτό ονομάζεται κωδικοποίηση).

Ετσι. Για να μπορούν δύο υπολογιστές να μεταδίδουν αποτελεσματικά πληροφορίες μέσω καλωδίων, πρέπει να παρέχουν ρεύμα σύμφωνα με κάποιους κανόνες - πρωτόκολλα. Για παράδειγμα, πρέπει να συμφωνήσουν για το πόσο συχνά μπορεί να αλλάζει το ρεύμα, ώστε να μπορούν να διακρίνουν ένα 0 από ένα δεύτερο 0.

Αυτό είναι το πρώτο πρωτόκολλο.

Οι υπολογιστές κατά κάποιο τρόπο καταλαβαίνουν ότι ένας από αυτούς έχει σταματήσει να δίνει πληροφορίες (όπως "τα είπα όλα"). Για να γίνει αυτό, στην αρχή της ακολουθίας δεδομένων 010100101, οι υπολογιστές μπορούν να στείλουν μερικά bit, το μήκος του μηνύματος που θέλουν να μεταδώσουν. Για παράδειγμα, τα πρώτα 8 bit θα μπορούσαν να υποδεικνύουν τη διάρκεια του μηνύματος. Δηλαδή, πρώτα μεταδίδεται ο κωδικοποιημένος αριθμός 100 στα πρώτα 8 bit και μετά 100 byte. Στη συνέχεια, ο υπολογιστής λήψης θα περιμένει τα επόμενα 8 bit και το επόμενο μήνυμα.

Εδώ έχουμε ένα άλλο πρωτόκολλο, με τη βοήθειά του μπορείτε να μεταδώσετε μηνύματα (υπολογιστών).

Υπάρχουν πολλοί υπολογιστές, ώστε να μπορούν να καταλάβουν ποιος πρέπει να στείλει ένα μήνυμα, χρησιμοποιούν μοναδικές διευθύνσεις υπολογιστή και ένα πρωτόκολλο που τους επιτρέπει να καταλάβουν σε ποιον απευθύνεται αυτό το μήνυμα. Για παράδειγμα, τα πρώτα 8 bit θα υποδεικνύουν τη διεύθυνση του παραλήπτη, τα επόμενα 8 θα υποδεικνύουν τη διάρκεια του μηνύματος. Και μετά το μήνυμα. Απλώς κολλήσαμε ένα πρωτόκολλο μέσα σε ένα άλλο. Το πρωτόκολλο IP είναι υπεύθυνο για τη διεύθυνση.

Η επικοινωνία δεν είναι πάντα αξιόπιστη. Για αξιόπιστη παράδοση μηνυμάτων (υπολογιστή), χρησιμοποιείται το TCP. Κατά την εκτέλεση του πρωτοκόλλου TCP, οι υπολογιστές θα ρωτήσουν ο ένας τον άλλον εάν έλαβαν το σωστό μήνυμα. Υπάρχει επίσης το UDP - αυτό συμβαίνει όταν οι υπολογιστές δεν ρωτούν ξανά εάν το έλαβαν. Γιατί είναι απαραίτητο; Εδώ ακούτε διαδικτυακό ραδιόφωνο. Εάν φτάσουν μερικά byte με σφάλματα, θα ακούσετε, για παράδειγμα, "psh" και μετά ξανά μουσική. Όχι μοιραίο και όχι ιδιαίτερα σημαντικό - το UDP χρησιμοποιείται για αυτό. Αλλά αν καταστραφούν μερικά byte κατά τη φόρτωση του ιστότοπου, θα μπερδευτείτε με την οθόνη σας και δεν θα καταλάβετε τίποτα. Ο ιστότοπος χρησιμοποιεί TCP.

Το TCP/IP (UDP/IP) είναι ένθετα πρωτόκολλα στα οποία λειτουργεί το Διαδίκτυο. Τελικά, αυτά τα πρωτόκολλα καθιστούν δυνατή τη μετάδοση ενός μηνύματος υπολογιστή ανέπαφο και με ακρίβεια στη διεύθυνση.

Υπάρχει και το πρωτόκολλο http. Η πρώτη γραμμή είναι η διεύθυνση του ιστότοπου, οι επόμενες γραμμές είναι το κείμενο που στέλνετε στον ιστότοπο. Όλες οι γραμμές http είναι κείμενο. Το οποίο βάζει ένα μήνυμα στο TCP που διευθύνεται χρησιμοποιώντας IP και ούτω καθεξής.

Απάντηση

Στοίβα NetBIOS/SMB

Η Microsoft και η IBM συνεργάστηκαν σε εργαλεία δικτύωσης για προσωπικούς υπολογιστές, επομένως η στοίβα πρωτοκόλλων NetBIOS/SMB είναι το κοινό τους πνευματικό τέκνο. Τα εργαλεία NetBIOS εμφανίστηκαν το 1984 ως επέκταση δικτύου των τυπικών λειτουργιών του βασικού συστήματος εισόδου/εξόδου (BIOS) του υπολογιστή IBM για το πρόγραμμα δικτύου PC Network από την IBM, το οποίο σε επίπεδο εφαρμογής (Εικ. 3) χρησιμοποιούσε το πρωτόκολλο SMB για την υλοποίηση υπηρεσιών δικτύου.

Ρύζι. 3. Στοίβα NetBIOS/SMB

Πρωτόκολλο NetBIOSλειτουργεί σε τρία επίπεδα του μοντέλου αλληλεπίδρασης ανοιχτών συστημάτων: δίκτυο, μεταφορά και συνεδρία. Το NetBIOS μπορεί να παρέχει υψηλότερο επίπεδο υπηρεσιών από τα πρωτόκολλα IPX και SPX, αλλά δεν διαθέτει δυνατότητες δρομολόγησης. Επομένως, το NetBIOS δεν είναι πρωτόκολλο δικτύου με τη στενή έννοια της λέξης. Το NetBIOS περιέχει πολλές χρήσιμες λειτουργίες δικτύωσης που μπορούν να αποδοθούν στα επίπεδα δικτύου, μεταφοράς και συνεδρίας, αλλά δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη δρομολόγηση πακέτων, καθώς το πρωτόκολλο ανταλλαγής πλαισίων NetBIOS δεν εισάγει μια τέτοια έννοια ως δίκτυο. Αυτό περιορίζει τη χρήση του πρωτοκόλλου NetBIOS σε τοπικά δίκτυα που δεν είναι υποδικτυωμένα. Το NetBIOS υποστηρίζει τόσο το datagram όσο και τις επικοινωνίες που βασίζονται σε σύνδεση.

Πρωτόκολλο SMB, που αντιστοιχεί στα επίπεδα εφαρμογής και αντιπροσωπευτικά του μοντέλου OSI, ρυθμίζει την αλληλεπίδραση του σταθμού εργασίας με τον διακομιστή. Οι λειτουργίες SMB περιλαμβάνουν τις ακόλουθες λειτουργίες:

Διαχείριση συνεδρίας. Δημιουργία και διακοπή ενός λογικού καναλιού μεταξύ του σταθμού εργασίας και των πόρων δικτύου του διακομιστή αρχείων.

Πρόσβαση σε αρχείο. Ένας σταθμός εργασίας μπορεί να επικοινωνήσει με τον διακομιστή αρχείων με αιτήματα για δημιουργία και διαγραφή καταλόγων, δημιουργία, άνοιγμα και κλείσιμο αρχείων, ανάγνωση και εγγραφή σε αρχεία, μετονομασία και διαγραφή αρχείων, αναζήτηση αρχείων, λήψη και ρύθμιση χαρακτηριστικών αρχείων και κλείδωμα εγγραφών.

Υπηρεσία εκτύπωσης. Ο σταθμός εργασίας μπορεί να βάλει στην ουρά αρχεία για εκτύπωση στον διακομιστή και να λάβει πληροφορίες σχετικά με την ουρά εκτύπωσης.

Υπηρεσία ανταλλαγής μηνυμάτων. Η SMB υποστηρίζει απλά μηνύματα με τις ακόλουθες λειτουργίες: αποστολή απλού μηνύματος. αποστολή μηνύματος εκπομπής. αποστολή έναρξης μπλοκ μηνύματος. αποστολή κειμένου μπλοκ μηνύματος. αποστολή τέλους μπλοκ μηνύματος. προώθηση ονόματος χρήστη. ακυρώστε την αποστολή· λάβετε το όνομα του μηχανήματος.

Λόγω του μεγάλου αριθμού εφαρμογών που χρησιμοποιούν τις λειτουργίες API που παρέχονται από το NetBIOS, πολλά λειτουργικά συστήματα δικτύου υλοποιούν αυτές τις λειτουργίες ως διεπαφή με τα πρωτόκολλα μεταφοράς τους. Το NetWare έχει ένα πρόγραμμα που προσομοιώνει τις λειτουργίες NetBIOS με βάση το πρωτόκολλο IPX και υπάρχουν εξομοιωτές λογισμικού για το NetBIOS για Windows NT και τη στοίβα TCP/IP.

Στοίβα TCP/IP

Η στοίβα TCP/IP, που ονομάζεται επίσης στοίβα DoD και στοίβα Διαδικτύου, είναι μια από τις πιο δημοφιλείς στοίβες πρωτοκόλλων επικοινωνίας. Η στοίβα αναπτύχθηκε με πρωτοβουλία του Υπουργείου Άμυνας των ΗΠΑ (DoD) για τη σύνδεση του πειραματικού δικτύου ARPAnet με άλλα δορυφορικά δίκτυα ως ένα σύνολο κοινών πρωτοκόλλων για ένα ετερογενές υπολογιστικό περιβάλλον. Το δίκτυο ARPA υποστήριξε προγραμματιστές και ερευνητές σε στρατιωτικούς τομείς. Στο δίκτυο ARPA, η επικοινωνία μεταξύ δύο υπολογιστών πραγματοποιήθηκε χρησιμοποιώντας το Πρωτόκολλο Διαδικτύου (IP), το οποίο εξακολουθεί να είναι το κύριο πρωτόκολλο στη στοίβα TCP / IP και εμφανίζεται στο όνομα της στοίβας.

Το Πανεπιστήμιο του Μπέρκλεϋ συνέβαλε σημαντικά στην ανάπτυξη της στοίβας TCP/IP με την εφαρμογή πρωτοκόλλων στοίβας στην έκδοση του λειτουργικού συστήματος UNIX. Η ευρεία υιοθέτηση του λειτουργικού συστήματος UNIX οδήγησε επίσης στην ευρεία υιοθέτηση του IP και άλλων πρωτοκόλλων στοίβας. Αυτή η στοίβα τροφοδοτεί επίσης το Διαδίκτυο, του οποίου η Task Force Μηχανικής Διαδικτύου (IETF) συμβάλλει σημαντικά στην ανάπτυξη προτύπων στοίβας που δημοσιεύονται με τη μορφή προδιαγραφών RFC.

Δεδομένου ότι η στοίβα TCP/IP αναπτύχθηκε πριν από την εμφάνιση του μοντέλου διασύνδεσης ανοιχτών συστημάτων ISO/OSI, αν και έχει επίσης δομή πολλαπλών επιπέδων, η αντιστοιχία των επιπέδων στοίβας TCP/IP με τα επίπεδα του μοντέλου OSI είναι μάλλον υπό όρους .

Η δομή των πρωτοκόλλων TCP/IP φαίνεται στο Σχήμα 4. Τα πρωτόκολλα TCP/IP χωρίζονται σε 4 επίπεδα.

Ρύζι. 4. Στοίβα TCP/IP

Το χαμηλότερο (επίπεδο IV) - το επίπεδο των διεπαφών δικτύου - αντιστοιχεί στα φυσικά επίπεδα και τα επίπεδα ζεύξης δεδομένων του μοντέλου OSI. Αυτό το επίπεδο στα πρωτόκολλα TCP/IP δεν ρυθμίζεται, αλλά υποστηρίζει όλα τα δημοφιλή πρότυπα του επιπέδου φυσικής σύνδεσης και σύνδεσης δεδομένων: για τοπικά κανάλια αυτά είναι Ethernet, Token Ring, FDDI, για καθολικά κανάλια - τα δικά τους πρωτόκολλα για λειτουργία σε αναλογική κλήση- up και μισθωμένες γραμμές SLIP/PPP, οι οποίες δημιουργούν συνδέσεις από σημείο σε σημείο μέσω σειριακών συνδέσεων WAN και των πρωτοκόλλων WAN X.25 και ISDN. Έχει επίσης αναπτυχθεί μια ειδική προδιαγραφή που ορίζει τη χρήση της τεχνολογίας ATM ως μεταφοράς επιπέδου ζεύξης δεδομένων.

Το επόμενο επίπεδο (επίπεδο III) είναι το επίπεδο εργασίας διαδικτύου, το οποίο ασχολείται με τη μετάδοση datagrams χρησιμοποιώντας διάφορα τοπικά δίκτυα, δίκτυα περιοχής X.25, γραμμές ad hoc κ.λπ. Ως πρωτόκολλο του κύριου επιπέδου δικτύου (όσον αφορά το μοντέλο OSI) στο πρωτόκολλο στοίβας που χρησιμοποιείται IP, το οποίο σχεδιάστηκε αρχικά ως πρωτόκολλο για τη μετάδοση πακέτων σε σύνθετα δίκτυα που αποτελούνται από μεγάλο αριθμό τοπικών δικτύων που συνδέονται τόσο με τοπικές όσο και με καθολικές συνδέσεις. Επομένως, το πρωτόκολλο IP λειτουργεί καλά σε δίκτυα με πολύπλοκες τοπολογίες, χρησιμοποιώντας ορθολογικά την παρουσία υποσυστημάτων σε αυτά και χρησιμοποιώντας οικονομικά το εύρος ζώνης των γραμμών επικοινωνίας χαμηλής ταχύτητας. Το πρωτόκολλο IP είναι ένα πρωτόκολλο datagram.

Το επίπεδο διαδικτύου περιλαμβάνει επίσης όλα τα πρωτόκολλα που σχετίζονται με τη σύνταξη και την τροποποίηση πινάκων δρομολόγησης, όπως πρωτόκολλα για τη συλλογή πληροφοριών δρομολόγησης ΞΗΛΩΜΑ.(Δρομολόγηση Πρωτοκόλλου Διαδικτύου) και OSPF(Ανοίξτε πρώτα τη συντομότερη διαδρομή), καθώς και το πρωτόκολλο μηνυμάτων ελέγχου Internet ICMP(Internet Control Message Protocol). Το τελευταίο πρωτόκολλο έχει σχεδιαστεί για την ανταλλαγή πληροφοριών σχετικά με σφάλματα μεταξύ του δρομολογητή και της πύλης, του συστήματος προέλευσης και του συστήματος προορισμού, δηλαδή για την οργάνωση ανατροφοδότησης. Χρησιμοποιώντας ειδικά πακέτα ICMP, αναφέρεται ότι είναι αδύνατη η παράδοση ενός πακέτου, ότι έχει υπερβεί η διάρκεια ζωής ή η διάρκεια της συναρμολόγησης ενός πακέτου από θραύσματα, ανώμαλες τιμές παραμέτρων, αλλαγή στη διαδρομή προώθησης και τον τύπο υπηρεσίας, την κατάσταση το σύστημα κ.λπ.

Το επόμενο επίπεδο (επίπεδο II) ονομάζεται βασικό. Το πρωτόκολλο ελέγχου μετάδοσης λειτουργεί σε αυτό το επίπεδο TCP(Transmission Control Protocol) και User Datagram Protocol UDP(Πρωτόκολλο User Datagram). Το πρωτόκολλο TCP παρέχει μια σταθερή εικονική σύνδεση μεταξύ απομακρυσμένων διαδικασιών εφαρμογής. Το πρωτόκολλο UDP διασφαλίζει τη μετάδοση των πακέτων εφαρμογών χρησιμοποιώντας τη μέθοδο datagram, δηλαδή χωρίς δημιουργία εικονικής σύνδεσης, και επομένως απαιτεί μικρότερη επιβάρυνση από το TCP.

Το ανώτερο επίπεδο (επίπεδο I) ονομάζεται εφαρμογή. Κατά τη διάρκεια πολλών ετών χρήσης σε δίκτυα διαφόρων χωρών και οργανισμών, η στοίβα TCP/IP έχει συσσωρεύσει μεγάλο αριθμό πρωτοκόλλων και υπηρεσιών σε επίπεδο εφαρμογής: πρωτόκολλο αντιγραφής αρχείων FTP, πρωτόκολλα τηλεχειρισμού telnet και ssh, πρωτόκολλο αλληλογραφίας SMTP, υπηρεσίες υπερκειμένου για πρόσβαση απομακρυσμένες πληροφορίες, όπως το WWW και πολλές άλλες. Ας δούμε εν συντομία μερικά από τα πρωτόκολλα στοίβας που σχετίζονται στενότερα με τα θέματα αυτού του μαθήματος.

Πρωτόκολλο SNMPΤο (Simple Network Management Protocol) χρησιμοποιείται για την οργάνωση της διαχείρισης δικτύου. Το πρόβλημα διαχείρισης χωρίζεται εδώ σε δύο προβλήματα. Η πρώτη εργασία σχετίζεται με τη μεταφορά πληροφοριών. Τα πρωτόκολλα μεταφοράς πληροφοριών ελέγχου καθορίζουν τη διαδικασία αλληλεπίδρασης μεταξύ του διακομιστή και του προγράμματος-πελάτη που εκτελείται στον κεντρικό υπολογιστή του διαχειριστή. Καθορίζουν τις μορφές μηνυμάτων που ανταλλάσσονται μεταξύ πελατών και διακομιστών, καθώς και τις μορφές για ονόματα και διευθύνσεις. Η δεύτερη πρόκληση σχετίζεται με ελεγχόμενα δεδομένα. Τα πρότυπα ρυθμίζουν τα δεδομένα που πρέπει να αποθηκεύονται και να συσσωρεύονται σε πύλες, τα ονόματα αυτών των δεδομένων και τη σύνταξη αυτών των ονομάτων. Το πρότυπο SNMP ορίζει μια προδιαγραφή για μια βάση δεδομένων πληροφοριών διαχείρισης δικτύου. Αυτή η προδιαγραφή, γνωστή ως Βάση Πληροφοριών Διαχείρισης (MIB), ορίζει τα στοιχεία δεδομένων που πρέπει να αποθηκεύσει ένας κεντρικός υπολογιστής ή πύλη και τις επιτρεπόμενες λειτουργίες σε αυτά.

Πρωτόκολλο μεταφοράς αρχείων FTP(File Transfer Protocol) υλοποιεί απομακρυσμένη πρόσβαση σε αρχεία. Προκειμένου να διασφαλιστεί η αξιόπιστη μεταφορά, το FTP χρησιμοποιεί το πρωτόκολλο προσανατολισμένο στη σύνδεση - TCP - ως μεταφορά του. Εκτός από το πρωτόκολλο μεταφοράς αρχείων, το FTP προσφέρει και άλλες υπηρεσίες. Αυτό δίνει στον χρήστη την ευκαιρία να αλληλεπιδράσει διαδραστικά με ένα απομακρυσμένο μηχάνημα, για παράδειγμα, μπορεί να εκτυπώσει τα περιεχόμενα των καταλόγων του FTP επιτρέπει στον χρήστη να καθορίσει τον τύπο και τη μορφή των δεδομένων που θα αποθηκευτούν. Τέλος, το FTP ελέγχει την ταυτότητα των χρηστών. Πριν από την πρόσβαση στο αρχείο, το πρωτόκολλο απαιτεί από τους χρήστες να δώσουν το όνομα χρήστη και τον κωδικό πρόσβασής τους.

Στη στοίβα TCP/IP, το FTP προσφέρει το πιο ολοκληρωμένο σύνολο υπηρεσιών αρχείων, αλλά είναι επίσης το πιο περίπλοκο στον προγραμματισμό. Οι εφαρμογές που δεν απαιτούν όλες τις δυνατότητες του FTP μπορούν να χρησιμοποιήσουν ένα άλλο, πιο οικονομικό πρωτόκολλο - το Simple File Transfer Protocol TFTP(Trivial File Transfer Protocol). Αυτό το πρωτόκολλο υλοποιεί μόνο μεταφορά αρχείων και η μεταφορά που χρησιμοποιείται είναι απλούστερο από το πρωτόκολλο TCP, χωρίς σύνδεση - UDP.

Πρωτόκολλο telnetπαρέχει τη μεταφορά μιας ροής byte μεταξύ διεργασιών, καθώς και μεταξύ μιας διεργασίας και ενός τερματικού. Τις περισσότερες φορές, αυτό το πρωτόκολλο χρησιμοποιείται για την εξομοίωση ενός απομακρυσμένου τερματικού υπολογιστή.

Η στοίβα TCP/IP αναπτύχθηκε με πρωτοβουλία του Υπουργείου Άμυνας των ΗΠΑ (DoD) πριν από περισσότερα από 20 χρόνια για τη σύνδεση του πειραματικού δικτύου ARPANET με άλλα δίκτυα ως ένα σύνολο κοινών πρωτοκόλλων για ετερογενή υπολογιστικά περιβάλλοντα. Το Πανεπιστήμιο του Μπέρκλεϋ συνέβαλε σημαντικά στην ανάπτυξη της στοίβας TCP/IP, η οποία πήρε το όνομά της από τα δημοφιλή πρωτόκολλα IP και TCP, εφαρμόζοντας τα πρωτόκολλα στοίβας στην έκδοση του Unix OS. Η δημοτικότητα αυτού του λειτουργικού συστήματος οδήγησε στην ευρεία υιοθέτηση των TCP, IP και άλλων στοίβων πρωτοκόλλων. Σήμερα, αυτή η στοίβα χρησιμοποιείται για τη σύνδεση υπολογιστών στο Διαδίκτυο, καθώς και σε έναν τεράστιο αριθμό εταιρικών δικτύων.

Επειδή η στοίβα TCP/IP σχεδιάστηκε αρχικά για το Διαδίκτυο, έχει πολλές δυνατότητες που της δίνουν πλεονέκτημα έναντι άλλων πρωτοκόλλων όταν πρόκειται για τη δημιουργία δικτύων που περιλαμβάνουν επικοινωνίες ευρείας περιοχής. Συγκεκριμένα, ένα πολύ χρήσιμο χαρακτηριστικό που καθιστά δυνατή τη χρήση αυτού του πρωτοκόλλου σε μεγάλα δίκτυα είναι η ικανότητά του να κατακερματίζει πακέτα. Πράγματι, ένα μεγάλο σύνθετο δίκτυο αποτελείται συχνά από δίκτυα χτισμένα σε εντελώς διαφορετικές αρχές. Κάθε ένα από αυτά τα δίκτυα μπορεί να έχει τη δική του τιμή για το μέγιστο μήκος μιας μονάδας μεταδιδόμενων δεδομένων (πλαίσιο). Σε αυτήν την περίπτωση, όταν μετακινείστε από ένα δίκτυο με μεγαλύτερο μέγιστο μήκος σε ένα δίκτυο με μικρότερο μέγιστο μήκος, μπορεί να χρειαστεί να διαιρέσετε το μεταδιδόμενο πλαίσιο σε πολλά μέρη. Το πρωτόκολλο IP της στοίβας TCP/IP επιλύει αποτελεσματικά αυτό το πρόβλημα.

Ένα άλλο χαρακτηριστικό της τεχνολογίας TCP/IP είναι το ευέλικτο σύστημα διευθύνσεών της, το οποίο διευκολύνει την συμπερίληψη δικτύων διαφορετικών τεχνολογιών σε ένα σύνθετο δίκτυο από άλλα πρωτόκολλα παρόμοιου σκοπού. Αυτή η ιδιότητα διευκολύνει επίσης τη χρήση της στοίβας TCP/IP για τη δημιουργία μεγάλων ετερογενών δικτύων. Η στοίβα TCP/IP χρησιμοποιεί τις εκπομπές πολύ με φειδώ. Αυτή η ιδιότητα είναι απολύτως απαραίτητη όταν εργάζεστε σε αργά κανάλια επικοινωνίας που είναι χαρακτηριστικά των εδαφικών δικτύων.

Ωστόσο, όπως πάντα, πρέπει να πληρώσετε για τα οφέλη που αποκομίζετε και το τίμημα εδώ είναι οι υψηλές απαιτήσεις πόρων και η πολυπλοκότητα της διαχείρισης των δικτύων IP. Η ισχυρή λειτουργικότητα της στοίβας πρωτοκόλλου TCP/IP απαιτεί μεγάλο υπολογιστικό κόστος για την υλοποίηση. Ένα ευέλικτο σύστημα διευθύνσεων και η απόρριψη εκπομπών οδηγεί στην παρουσία στο δίκτυο IP διαφόρων κεντρικών υπηρεσιών όπως DNS, DHCP κ.λπ. Κάθε μία από αυτές τις υπηρεσίες στοχεύει στη διευκόλυνση της διαχείρισης του δικτύου, αλλά ταυτόχρονα απαιτεί στενή προσοχή από τους διαχειριστές.

Υπάρχουν 4 επίπεδα που ορίζονται στη στοίβα TCP/IP.

Επίπεδο εφαρμογήςΗ στοίβα TCP/IP αντιστοιχεί στα τρία κορυφαία επίπεδα του μοντέλου OSI: εφαρμογή, παρουσίαση και περίοδος λειτουργίας. Ενσωματώνει τις υπηρεσίες που παρέχει το σύστημα σε εφαρμογές χρηστών. Κατά τη διάρκεια πολλών ετών χρήσης σε δίκτυα διαφόρων χωρών και οργανισμών, η στοίβα TCP/IP έχει συγκεντρώσει μεγάλο αριθμό πρωτοκόλλων και υπηρεσιών σε επίπεδο εφαρμογής. Αυτά περιλαμβάνουν κοινά πρωτόκολλα όπως το Πρωτόκολλο μεταφοράς αρχείων (FTP), το πρωτόκολλο εξομοίωσης τερματικού (telnet), το πρωτόκολλο απλής μεταφοράς αλληλογραφίας (SMTP), το πρωτόκολλο μεταφοράς υπερκειμένου (HTTP) και πολλά άλλα. Τα πρωτόκολλα επιπέδου εφαρμογής αναπτύσσονται σε κεντρικούς υπολογιστές.

Αρχιτεκτονική στοίβας TCP/IP

Στρώμα μεταφοράςΗ στοίβα TCP/IP μπορεί να παρέχει δύο τύπους υπηρεσιών στο ανώτερο επίπεδο:

□ εγγυάται η παράδοση Πρωτόκολλο Ελέγχου Μετάδοσης(Πρωτόκολλο Ελέγχου Μεταφοράς, TCP);

□ η παράδοση διασφαλίζεται όποτε είναι δυνατόν ή με τη μέγιστη δυνατή προσπάθεια πρωτόκολλο datagram χρήστη(Πρωτόκολλο User Datagram, UDP).

Προκειμένου να διασφαλιστεί η αξιόπιστη παράδοση δεδομένων, το πρωτόκολλο TCP προβλέπει τη δημιουργία μιας λογικής σύνδεσης, η οποία του επιτρέπει να αριθμεί πακέτα, να επιβεβαιώνει τη λήψη τους με αποδείξεις, να οργανώνει αναμεταδόσεις σε περίπτωση απώλειας, να αναγνωρίζει και να καταστρέφει διπλότυπα και να παραδίδει πακέτα στο επίπεδο εφαρμογής με τη σειρά που στάλθηκαν. Αυτό το πρωτόκολλο επιτρέπει στα αντικείμενα στους υπολογιστές αποστολής και λήψης να επικοινωνούν σε λειτουργία πλήρους διπλής όψης. Το TCP καθιστά δυνατή την παράδοση μιας ροής byte που δημιουργείται σε έναν υπολογιστή χωρίς σφάλματα σε οποιονδήποτε άλλο υπολογιστή που περιλαμβάνεται στο σύνθετο δίκτυο. Το TCP διαιρεί τη ροή byte σε θραύσματα και τα μεταβιβάζει στο υποκείμενο επίπεδο εργασίας στο διαδίκτυο. Μόλις αυτά τα τμήματα παραδοθούν από το επίπεδο εργασίας διαδικτύου στον προορισμό τους, το TCP τα επανασυναρμολογεί σε μια συνεχή ροή byte.

Το δεύτερο πρωτόκολλο αυτού του επιπέδου - UDP - είναι το απλούστερο πρωτόκολλο datagram, το οποίο χρησιμοποιείται στην περίπτωση που το πρόβλημα της αξιόπιστης ανταλλαγής δεδομένων είτε δεν τίθεται καθόλου, είτε επιλύεται μέσω ενός υψηλότερου επιπέδου - του επιπέδου εφαρμογής ή του χρήστη εφαρμογές.

Οι λειτουργίες των πρωτοκόλλων του επιπέδου μεταφοράς TCP και UDP περιλαμβάνουν επίσης τη λειτουργία ως σύνδεσμος μεταξύ του διπλανού επιπέδου εφαρμογής και του επιπέδου εργασίας διαδικτύου. Από το πρωτόκολλο εφαρμογής, το επίπεδο μεταφοράς λαμβάνει μια εργασία για τη μετάδοση δεδομένων με μια συγκεκριμένη ποιότητα και μετά την ολοκλήρωση του αναφέρει σχετικά. Στο υποκείμενο επίπεδο της διαδικτυακής εργασίας, τα πρωτόκολλα TCP και UDP αντιμετωπίζονται ως ένα είδος εργαλείου, όχι πολύ αξιόπιστο, αλλά ικανό να μετακινήσει ένα πακέτο σε μια ελεύθερη και επικίνδυνη διαδρομή μέσω ενός σύνθετου δικτύου.

Οι λειτουργικές μονάδες λογισμικού που υλοποιούν τα πρωτόκολλα TCP και UDP, όπως οι μονάδες πρωτοκόλλου σε επίπεδο εφαρμογής, εγκαθίστανται σε κεντρικούς υπολογιστές.

Επίπεδο δικτύου, επίσης λέγεται επίπεδο Διαδικτύου, είναι ο πυρήνας ολόκληρης της αρχιτεκτονικής TCP/IP. Είναι αυτό το επίπεδο, του οποίου οι λειτουργίες αντιστοιχούν στο επίπεδο δικτύου του μοντέλου OSI, που διασφαλίζει την κίνηση των πακέτων μέσα σε ένα σύνθετο δίκτυο που σχηματίζεται με συνδυασμό πολλαπλών δικτύων. Τα πρωτόκολλα επιπέδου δικτύου υποστηρίζουν μια διεπαφή με το επίπεδο μεταφοράς υψηλότερου επιπέδου, λαμβάνοντας από αυτό αιτήματα για μεταφορά δεδομένων μέσω ενός σύνθετου δικτύου, καθώς και με το υποκείμενο επίπεδο διεπαφών δικτύου, τις λειτουργίες του οποίου θα περιγράψουμε αργότερα.

Το κύριο πρωτόκολλο επιπέδου δικτύου είναι το Πρωτόκολλο Διαδικτύου (IP). Η αποστολή του είναι να προωθήσει το πακέτο μεταξύ δικτύων - από τον ένα δρομολογητή στον άλλο έως ότου το πακέτο φτάσει στο δίκτυο προορισμού. Σε αντίθεση με τα πρωτόκολλα επιπέδου εφαρμογής και μεταφοράς, το πρωτόκολλο IP αναπτύσσεται όχι μόνο σε κεντρικούς υπολογιστές, αλλά και σε όλες τις πύλες. Το πρωτόκολλο IP είναι ένα πρωτόκολλο datagram που λειτουργεί με βάση την παράδοση χωρίς σύνδεση και την καλύτερη δυνατή προσπάθεια.

Το επίπεδο δικτύου TCP/IP περιλαμβάνει συχνά πρωτόκολλα που εκτελούν βοηθητικές λειτουργίες σε σχέση με το IP. Αυτά είναι πρώτα από όλα τα πρωτόκολλα δρομολόγησης RIP και OSPF, τα οποία μελετούν την τοπολογία του δικτύου, καθορίζουν διαδρομές και συντάσσουν πίνακες δρομολόγησης, βάσει των οποίων το πρωτόκολλο IP μετακινεί τα πακέτα προς την επιθυμητή κατεύθυνση. Για τον ίδιο λόγο, δύο ακόμη πρωτόκολλα μπορούν να ταξινομηθούν στο επίπεδο δικτύου: το Πρωτόκολλο Μηνυμάτων Ελέγχου Διαδικτύου (ICMP), σχεδιασμένο για να μεταδίδει ο δρομολογητής στην πηγή πληροφορίες σχετικά με σφάλματα που προέκυψαν κατά τη μετάδοση πακέτων και το Πρωτόκολλο Διαχείρισης Ομάδας Διαδικτύου . IGMP), χρησιμοποιείται για τη δρομολόγηση ενός πακέτου σε πολλές διευθύνσεις ταυτόχρονα.

Ιδεολογική διαφορά μεταξύ αρχιτεκτονικής στοίβαςΤο TCP/IP από την οργάνωση πολλών επιπέδων άλλων στοίβων είναι η ερμηνεία των συναρτήσεων του χαμηλότερου επιπέδου - επίπεδο διεπαφής δικτύου.

Τα χαμηλότερα επίπεδα του μοντέλου OSI (κανάλι και φυσικό) υλοποιούν μεγάλο αριθμό λειτουργιών για πρόσβαση στο μέσο μετάδοσης, σχηματισμό πλαισίου και συντονισμό των επιπέδων ηλεκτρικού σήματος, κωδικοποίηση και συγχρονισμό και ορισμένες άλλες. Όλες αυτές οι πολύ συγκεκριμένες λειτουργίες αποτελούν την ουσία των πρωτοκόλλων επικοινωνίας όπως το Ethernet, το Token Ring, το PPP, το HDLC και πολλά άλλα.

Το κατώτερο επίπεδο της στοίβας TCP/IP έχει μια πολύ πιο απλή εργασία - είναι υπεύθυνο μόνο για την οργάνωση της αλληλεπίδρασης με τις τεχνολογίες των δικτύων που περιλαμβάνονται στο σύνθετο δίκτυο. Το TCP/IP αντιμετωπίζει οποιοδήποτε δίκτυο που αποτελεί μέρος ενός σύνθετου δικτύου ως μέσο μεταφοράς πακέτων στον επόμενο δρομολογητή κατά μήκος της διαδρομής.

Το έργο της παροχής διεπαφής μεταξύ της τεχνολογίας TCP/IP και οποιασδήποτε άλλης ενδιάμεσης τεχνολογίας δικτύου μπορεί να απλοποιηθεί ως εξής:

για τον προσδιορισμό της μεθόδου συσκευασίας (ενθυλάκωσης) ενός πακέτου IP σε μια μονάδα μεταδιδόμενων δεδομένων ενός ενδιάμεσου δικτύου.

για τον προσδιορισμό της μεθόδου μετατροπής των διευθύνσεων δικτύου σε διευθύνσεις τεχνολογίας ενός δεδομένου ενδιάμεσου δικτύου.

Αυτή η προσέγγιση καθιστά το σύνθετο δίκτυο TCP/IP ανοιχτό για να συμπεριλάβει οποιοδήποτε δίκτυο, ανεξάρτητα από την εσωτερική τεχνολογία μετάδοσης δεδομένων που χρησιμοποιεί αυτό το δίκτυο. Για κάθε νέα τεχνολογία, πρέπει να αναπτυχθούν τα δικά της εργαλεία διεπαφής. Κατά συνέπεια, οι λειτουργίες αυτού του επιπέδου δεν μπορούν να καθοριστούν μια για πάντα.

Επίπεδο διεπαφής δικτύουστη στοίβα TCP/IP δεν ρυθμίζεται. Υποστηρίζει όλες τις δημοφιλείς τεχνολογίες. για τοπικά δίκτυα - αυτά είναι Ethernet, Token Ring, FDDI, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, για παγκόσμια δίκτυα - πρωτόκολλα σημείου προς σημείο SLIP και PPP, X.25, Frame Relay, τεχνολογίες ATM.

Συνήθως, όταν μια νέα τεχνολογία LAN ή WAN είναι διαθέσιμη, ενσωματώνεται γρήγορα στη στοίβα TCP/IP αναπτύσσοντας ένα αντίστοιχο έγγραφο RFC που καθορίζει τη μέθοδο για την ενθυλάκωση πακέτων IP εντός των πλαισίων της (για παράδειγμα, RFC 1577, που ορίζει τη λειτουργία της IP μέσω δικτύων ATM, εμφανίστηκε το 1994 λίγο μετά την υιοθέτηση των βασικών προτύπων ATM).

Κάθε πρωτόκολλο επικοινωνίας λειτουργεί σε κάποια μονάδα μεταδιδόμενων δεδομένων. Τα ονόματα αυτών των μονάδων καθορίζονται μερικές φορές από το πρότυπο, αλλά πιο συχνά καθορίζονται απλώς από την παράδοση. Κατά τη διάρκεια των πολλών ετών της ύπαρξής της, η στοίβα TCP/IP έχει αναπτύξει μια καθιερωμένη ορολογία σε αυτόν τον τομέα (Εικ. 4.15).

Ροή δεδομένων, ή απλά μια ροή, είναι τα δεδομένα που λαμβάνονται από εφαρμογές στην είσοδο των πρωτοκόλλων επιπέδου μεταφοράς - TCP και UDP.

Το πρωτόκολλο TCP «κόβει» τμήματα από μια ροή δεδομένων.

Ρύζι. 4.15. Ονόματα PDU στο TCP/IP

Η μονάδα δεδομένων πρωτοκόλλου UDP καλείται συχνά datagram, ή datagram. Datagramείναι το γενικό όνομα για τις μονάδες δεδομένων στις οποίες λειτουργούν πρωτόκολλα χωρίς σύνδεση. Τέτοια πρωτόκολλα περιλαμβάνουν το πρωτόκολλο IP, γι' αυτό και η μονάδα δεδομένων του ονομάζεται επίσης datagram. Ωστόσο, πολύ συχνά χρησιμοποιείται ένας άλλος όρος - πακέτο.

Στη στοίβα TCP/IP, είναι σύνηθες να καλούνται πλαίσια, ή πλαίσια, μονάδες δεδομένων οποιασδήποτε τεχνολογίας στην οποία συσκευάζονται πακέτα IP για μετέπειτα μεταφορά σε σύνθετα δίκτυα. Δεν έχει σημασία ποιο όνομα χρησιμοποιείται για αυτήν τη μονάδα δεδομένων στην τεχνολογία του στοιχείου δικτύου. Για το TCP/IP, το πλαίσιο είναι και το πλαίσιο Ethernet, το κελί ATM και το πακέτο X.25, καθώς όλα λειτουργούν ως κοντέινερ στο οποίο το πακέτο IP μεταφέρεται στο σύνθετο δίκτυο.