Структура стека TCP/IP. Краткая характеристика протоколов

Так как стек TCP/IP был разработан до появления модели взаимодействия открытых систем ISO/OSI, то, хотя он также имеет многоуровневую структуру, соответствие уровней стека ТСР/ЕР уровням модели OSI достаточно условно.

Структура протокола TCP/IP приведена на рисунке. Протоколы TCP/IP делятся на 4 уровня.

Самый нижний (уровень IV) соответствует физическому и канальному уровням модели OSI. Этот уровень в протоколах TCP//IP не регламентируется, но поддерживает все стандарты физического и канального уровня: для локальных сетей это Ethernet, Token Ring, FDDI (Fiber Distributed Data Interface), 100VG-AnyLAN, для глобальных сетей – протоколы соединений «точка-точка» SLIP и PPP (Poinr-to-Point Protocol), протоколы территориальных сетей с коммутацией пакетов X.25, frame relay. Разработана также спецификация, определяющая использование технологии ATM (Asynchronous Transfer Mode – быстрая коммутация коротких пакетов фиксированной длины) в качестве транспорта канального уровня. Обычно при появлении новой технологии локальных и глобальных сетей она быстро включается в стек TCP/IP за счет разработки соответствующего RFC, определяющего метод инкапсуляции пакетов IP в ее кадры.

Следующий уровень (уровень III) – это уровень межсетевого взаимодействия, который занимается передачей пакетов с использованием различных транспортных технологий локальных сетей, территориальных сетей, линий специальной связи и т.п.

В качестве основного протокола сетевого уровня (в терминах модели OSI) в стеке используется протокол IP, который изначально проектировался как протокол передачи пакетов в составных сетях, состоящих из большого количества локальных сетей, объединенных как локальными, так и глобальными связями. Поэтому протокол IP хорошо работает в сетях со сложной топологией, рационально используя наличие в них подсистем и экономно расходуя пропускную способность низкоскоростных линий связи. Протокол IP является дейтаграммным протоколом (datagram protocol), т.е. он не гарантирует доставку пакетов до узла назначения, но старается это сделать.

К уровню межсетевого взаимодействия относятся и все протоколы, связанные с составлением и модификацией таблиц маршрутизации, такие как протоколы сбора маршрутной информации RIP (Routing Internet Protocol) и OSPF (Open Shortest Path First), а также протокол межсетевых управляющих сообщений ICMP (Internet Control Message Protocol). Последний протокол предназначен для обмена информацией об ошибках между маршрутизаторами сети и узлом – источником пакета. С помощью специальных пакетов ICMP сообщается о невозможности доставки пакета, о превышении времени жизни или продолжительности сборки пакета из фрагментов, об аномальных величинах параметров, об изменении маршрута пересылки и типа обслуживания, о состоянии системы и т.п.

Следующий уровень (уровень II) называется основным. На этом уровне функционируют протокол управления передачей TCP (Transmission Control Protocol) и протокол дейтаграмм пользователя UDP (User Datagram Protocol) (более простой протокол). Протокол TCP обеспечивает надежную передачу сообщений между удаленными прикладными процессами за счет образования виртуальных соединений. Протокол UDP обеспечивает передачу прикладных пакетов дейтаграммным способом, как и IP, и выполняет только функции связующего звена между сетевым протоколом и многочисленными прикладными процессами. Дейтаграмма – часть информации, передаваемая независимо от других частей от одного и того же сообщения в вычислительных сетях с коммутацией пакетов.

Верхний уровень (уровень I) называется прикладным. За долгие годы использования в сетях различных стран и организаций стек TCP/IP накопил большое количество протоколов и сервисов прикладного уровня. К ним относятся такие широко используемые протоколы, как протокол копирования файлов FTP, протокол эмуляции терминала telnet, почтовый протокол SMTP, используемый в электронной почте сети Internet, гипертекстовые сервисы доступа к удаленной информации, такие как WWW и многие другие. Остановимся несколько подробнее на некоторых из них.

Протокол пересылки файлов FTP (File Transfer Protocol) реализует удаленный доступ к файлу. Для того чтобы обеспечить надежную передачу, FTP использует в качестве транспорта протокол с установлением соединений - TCP. Кроме пересылки файлов, протокол TCP предлагает и другие услуги. Так, пользователю предоставляется возможность интерактивной работы с удаленной машиной, например, он может распечатать содержимое ее каталогов. Наконец, FTP выполняет аутентификацию пользователей. Прежде чем получить доступ к файлу, в соответствии с протоколом пользователи должны сообщить свое имя и пароль. Для доступа к публичным каталогам FTP-архивовInternet парольная аутентификация не требуется, и ее обходят за счет использования для такого доступа предопределенного имени пользователя Anonymous.

В стеке TCP/IP протокол FTP предлагает наиболее широкий набор услуг для работы с файлами, однако он является и самым сложным для программирования. Приложения, которым не требуются все возможности FTP, могут использовать другой, более экономичный протокол - простейший протокол пересылки файлов TFTP (Trivial File Transfer Protocol). Этот протокол реализует только передачу файлов, причем в качестве транспорта используется более простой, чем TCP, протокол без установления соединения - UDP.

Протокол telnet обеспечивает передачу потока байтов между процессами, а также между процессом и терминалом. Наиболее часто этот протокол используется для эмуляции терминала удаленного компьютера. При использовании сервиса telnet пользователь факти чески управляет удаленным компьютером так же, как и локальный пользователь, поэтому такой вид доступа требует хорошей защиты. Поэтому серверы telnet всегда используют как минимум аутентификацию по паролю, а иногда и более мощные средства защиты, например, систему Kerberos.

Протокол SNMP (Simple Network Management Protocol) используется для организации сетевого управления. Изначально протокол SNMP был разработан для удаленного контроля и управления маршрутизаторами Internet, которые традиционно часто называют также шлюзами. С ростом популярности протокол SNMP стали применять и для управления любым коммуникационным оборудованием - концентраторами, мостами, сетевыми адаптерами и т.д., и т.п. Проблема управления в протоколе SNMP разделяется на

33) Возможность получения конкретных интернет-услуг обеспечивается работой соответствующих служб. Обычно пользователи отождествляют Интернет со службой WWW (World Wide Web – Всемирная паутина). Но это только одна (самая популярная, благодаря простоте и наглядности для пользователей) из многочисленных служб Интернет. Среди других служб стоит отметить терминальный режим, электронную почту, списки рассылки, телеконференции (или группы новостей), службы имён доменов, передачи файлов.

Работу службы можно представить парой программ, взаимодействующих между собой по определенным протоколам. Одна из программ этой пары играет роль сервера, а другая – клиента. Разные службы имеют разные прикладные протоколы. Чтобы воспользоваться предоставляемой тем или иным сервером услугой, необходимо запустить на компьютере пользователя соответствующее клиентское программное обеспечение.

Служба WWW представлена системой Web-серверов, поддерживающих специальным образом форматированные документы. Пользователь с помощью клиентской программы (browser – браузера, обозревателя, просмотрщика) осуществляет запрос той или иной информации на сервере, а Web-сервер обслуживает запрос браузера. Браузер – это программа, обеспечивающая обращение к искомому ресурсу на Web-сервере по его URL, интерпретирующая полученный результат и отображающая его на клиентском компьютере. Кроме того, браузеры обладают дополнительными сервисными функциями, такими как упрощение поиска, хранение закладок на избранные страницы, и др. Наиболее известны браузеры Internet Explorer, Netscape Navigator, Opera, Fire Fox, Google Chrome.

Адрес URL (Uniform Resource Locator – унифицированная форма указания ресурса) определяет местонахождение каждого файла в сети Интернет. В общем случае URL-адрес состоит из трёх частей, назначение которых поясним на примере http://www.server.ru/path/file.htm:

1) http – способ связи, протокол доступа к ресурсу (файлу);

2) www.server.ru – доменное имя сервера, на котором хранится файл;

3) path/file.htm – путь к каталогу и собственно имя файла.

Для службы WWW прикладным является протокол HTTP (HyperText Transfer Protocol – протокол передачи гипертекста), поэтому во многих браузерах часть “http://” можно опускать). Часто опускаются также путь к файлу и имя файла, в этом случае браузер получает стандартный отклик, определяемый настройками Web-сервера, обычно это файл с именем index.htm с корневого каталога сервера.

Гипертекст – это расширенный текст, содержащий гиперссылки, связывающие слова документа с другим ресурсом (с другим документом или с иным разделом этого же документа), при этом подобное связанное содержимое документа, как правило, выделяется, обычно цветом и с помощью подчеркивания. Пользователь легко может активировать эту связь одним щелчком мыши.

Поскольку современные электронные документы содержат не только текст, но и любую мультимедийную информацию (текст, графика, звук), в качестве ссылок стали использовать не только текстовые, но и графические объекты. Со временем понятие гипертекста было расширено до понятия гипермедиа. Гипермедиа – это метод организации мультимедийной информации на основе ссылок на разные типы данных.

Универсальным форматом представления Web-документов является HTML (HyperText Markup Language – язык разметки гипертекста). Он позволяет создавать текстовые документы, включающие URL-ссылки на другие данные. Зачастую эти ссылки указывают на другие документы HTML, которые, в свою очередь, доступны с помощью HTTP. В результате перед пользователем расстилается огромная паутина взаимосвязанной информации, распределенной на серверах во всем мире. Для создания активных WWW страниц наряду с языком HTML используются язык программирования Java, технология ActiveX, а также скриптовые языки JavaScript, Perl и VBScript.

Документ, доступный через Web, называют Web-страницей, а группы страниц, объединенные общей темой и навигационно, – Web-узлами, или Web-сайтами. Один аппаратный Web-сервер может содержать несколько Web-сайтов, но возможна и обратная ситуация, когда огромный Web-сайт может поддерживаться группой Web-серверов. Основной причиной популярности службы WWW является удобство навигации, не требующее знаний о местоположении искомых документов.

Популярность WWW обусловлена тем, что можно не только просматривать чужие страницы и иметь доступ к огромному количеству информации, представленной на сотнях миллионов компьютеров, но и создать собственные ресурсы и таким образом донести любую информацию до всех будущих посетителей сайта. Иными словами, WWW – это глобальный механизм обмена информацией: одни люди помещают информацию на Web-серверы, а другие ее просматривают. Создав Web-сайт, владелец может разместить на нём информацию различного рода: текст, графику, звук, анимацию, которая может стать доступной сотням миллионов пользователей. При этом доступность размещаемой информации, в отличие от радио или телевидения, практически не ограничена по времени – любое удобное для посетителя время, круглосуточно.

Служба имён доменов ( DNS – Domain Name System ) предназначена для перевода символьных логических (понятных пользователям, удобных для запоминания) доменных имён в цифровые IP-адреса. Причём этот перевод осуществляется автоматически DNS-серверами и незаметно для пользователя. Доменом называется группа компьютеров, объединённых общим именем. Домены (и соответствующее взаимодействие DNS-серверов) имеют иерархическую структуру. Каждый домен имеет уникальное имя, а каждый из поддоменов имеет уникальное имя внутри своего домена. В именах может быть различное количество доменов, но обычно их не больше пяти. Домены отделяются друг от друга точками. Домены верхнего уровня назначаются или по географическому признаку для каждой страны (двухбуквенные: аu – Австралия, be – Бельгия, ru – Россия и т.д.), или по типу организации:

– com – коммерческие организации;

– edu – образовательные учебные заведения;

– gov – правительственные учреждения;

– mil – военные организации;

– net – сетевые ресурсы;

– org – прочие организации.

Получив запрос на перевод имени в IP-адрес, DNS-сервер выполняет одно из следующих действий:

– отвечает на запрос выдачей IP-адреса, если известен IP-адрес запрашиваемого домена;

– взаимодействует с другим DNS-сервером, для того чтобы найти IP-адрес запрошенного имени, если он его не знает (такой запрос может проходить по цепочке DNS-серверов несколько раз);

– выдает сообщение: «Я не знаю IP-адрес домена, запрашиваемого вами, но вот IP-адрес DNS-сервера, который знает больше меня»;

– сообщает, что такой домен не существует.

Терминальный режим (Telnet) является одной из ранних служб, возникшей до образования Интернет. Протокол Telnet позволяет подключаться к удалённому компьютеру и управлять его работой. Режим удалённого управления называют терминальным или консольным. Эта служба использовалась, в основном, при необходимости выполнения расчетов на удалённой супер-ЭВМ. В наше время протокол Telnet находит практическое применение при управлении удалёнными техническими объектами, например, роботами, манипуляторами, камерами, телескопами.

Электронная почта (e-mail) также возникла раньше, чем Интернет, однако она не только не устарела, но, напротив, является одной из наиболее массовых служб Сети и постоянно приобретает новых пользователей.

Электронное письмо, как и обычное, содержит адреса отправителя и получателя. В него можно вложить графическое изображение или иной файл – точно так же, как в конверт с письмом можно положить открытку или фотографию. Можно поставить электронную подпись, которая играет ту же роль, что и подпись в обычном письме. Однако служба e-mail давно обошла по популярности традиционную почту ввиду следующих достоинств: высокая скорость доставки; возможность рассылки писем сразу большому количеству получателей; удобство пересылки вложенных файлов; хранение писем в базе данных почтового клиента позволяет осуществлять быстрый поиск и сортировку почтовых отправлений; наконец, электронная почта в сотни раз дешевле обычной почтовой рассылки.

При регистрации в системе электронной почты пользователю предоставляется дисковое пространство под почтовый ящик (размер ящика), адрес этого почтового ящика (E-mail Account Address), имя пользователя (E-mail Account Login Name) и пароль (E-mail Account Password). Адрес электронной почты имеет следующий формат: имяпользователя(ящи-ка)@имядомена, например, user@abc.de.

Левая часть от знака @ – это имя почтового ящика (E-mail Account Name). Часть справа от знака @ называется доменом и указывает на местонахождение этого почтового ящика. Нужно отметить, что носителем адреса электронной почты является вовсе не конечный пункт доставки, то есть не адрес вашего домашнего компьютера, а адрес сервера, на котором вы будете получать почту.

Электронная почта построена по принципу клиент-серверной архитектуры. Пользователь общается с клиентской программой, которая, в свою очередь, общается с почтовым сервером. Для отправки и передачи писем используется протокол SMTP (Simple Mail Transfer Protocol – простой протокол пересылки почты) и соответствующие SMTP-серверы. Для приема почтовых сообщений используется протокол РОР3 (Post Office Protocol – протокол почтового отделения, версия 3) или IMAP (Internet Message Access Protocol – протокол доступа к сообщениям).

К клиентским почтовым программам относятся MS Outlook Express, MS Outlook Office, The Bat, Netscape Mail, Eudora и др. Следует отметить популярность web- или on-line почты. При этом пользователю не требуется устанавливать и настраивать клиентскую почтовую программу. Её роль играет программное обеспечение web-сервера, для работы с которым достаточно иметь подключение к Интернет и браузер.

Списки рассылки (Mail List) позволяют организовать эффективную доставку регулярных данных по каналам электронной почты. Существует множество тематических серверов, предлагающих подписаться (зарегистрировать свой e-mail адрес в списке рассылки) на получение рекламной информации, новостей, обзоров, анонсов. Сервер осуществляет рассылку информационных сообщений по всему списку адресов электронной почты.

Служба телеконференций или групп новостей (Usenet) представлена соответствующими серверами, работа которых напоминает рассылку электронной почты. В отличие от сообщений электронной почты, которые может просмотреть только отправитель и указанные им получатели, сообщения групп новостей может читать любой пользователь, подписавшийся на интересующую его тематическую группу. Часто квалифицированные специалисты могут давать ответы на наиболее интересные, актуальные или часто возникающие вопросы. Для чтения и отправки сообщений на сервер NNTP (Network News Transfer Protocol) используется клиентская программа, например, MS Outlook Express.

Служба передачи файлов FTP (FileTransfer Protocol) используется, в основном, при передаче больших объёмов информации: архивов, электронных книг, программ. Связь с FTP-сервером устанавливается при помощи специальных клиентских программ, либо такую возможность предоставляют многие современные браузеры.

Протокол FTP работает одновременно с двумя ТСР-соединениями. Одно используется для передачи данных, а другое – для управления передачей. Протокол FTP предоставляет серверу средства для идентификации клиента по имени пользователя и паролю. Но существует множество серверов с анонимным доступом для всех желающих.

Служба IRC ( Internet Relay Chat ) предназначена для прямого общения нескольких человек в режиме реального времени. В отличие от телеконференции общение происходит только между участниками чата (беседы, разговора). Каждый пользователь может создать новый чат и пригласить других участников, либо присоединиться к существующему открытому чату.

Служба ICQ ( акроним выражения I seek you – я тебя ищу ) предназначена для поиска IP-адреса собеседника по его персональному UIN (Universal Internet Number), полученному при регистрации на сервере www.icq.com. При подключении к Интернет с разных компьютеров или через разных провайдеров меняется IP-адрес. Программа автоматически его определяет и через центральный сервер сообщает другим пользователям. Таким образом, собеседники «находят» друг друга, как только оказываются в Сети.

Skype (произносится «скайп») – программное обеспечение, обеспечивающее голосовую и видеосвязь через Интернет между компьютерами, а также позволяющее вести передачу текстовых сообщений (чат) и файлов. Имеется возможность вместо изображения с веб-камеры передавать изображение с экрана монитора.

34)

Поиск по сайту: