Частина 7 стекTCP / IP
Так як стек TCP / IP був розроблений до появи моделі взаємодії відкритих систем ISO / OSI, то, хоча він також має багаторівневу структуру, відповідність рівнів стека TCP / IP рівням моделі OSI досить умовно.
Структура протоколів TCP / IP приведена на малюнку 2.1. Протоколи TCP / IP поділяються на 4 рівня.
Мал. 2.1. Стек TCP / IP
Найнижчий (рівень IV) відповідає фізичному і канальному рівням моделі OSI. Цей рівень в протоколах TCP / IP не регламентується, але підтримує всі популярні стандарти фізичного і канального рівня: для локальних мереж це Ethernet, Token Ring, FDDI, Fast Ethernet, 100VG-AnyLAN, для глобальних мереж - протоколи з'єднань "точка-точка" SLIP і PPP, протоколи територіальних мереж з комутацією пакетів X.25, frame relay. Розроблено також спеціальна специфікація, що визначає використання технології ATM як транспорт канального рівня. Зазвичай при появі нової технології локальних або глобальних мереж вона швидко включається в стек TCP / IP за рахунок розробки відповідного RFC, що визначає метод інкапсуляції пакетів IP у її кадри.
Наступний рівень (рівень III) - це рівень міжмережевої взаємодії, який займається передачею пакетів з використанням різних транспортних технологій локальних мереж, територіальних мереж, ліній спеціального зв'язку і т. П.
В якості основного протоколу мережевого рівня (в термінах моделі OSI) в стеку використовується протоколIP, який спочатку проектувався як протокол передачі пакетів в складових мережах, що складаються з великої кількості локальних мереж, об'єднаних як локальними, так і глобальними зв'язками. Тому протокол IP добре працює в мережах зі складною топологією, раціонально використовуючи наявність у них підсистем і ощадливо витрачаючи пропускну здатність низькошвидкісних ліній зв'язку. Протокол IP є дейтаграмним протоколом, тобто він не гарантує доставку пакетів до вузла призначення, але намагається це зробити.
До рівня міжмережевої взаємодії відносяться і всі протоколи, пов'язані зі складанням і модифікацією таблиць маршрутизації, такі як протоколи збору маршрутної інформації RIP (Routing Internet Protocol) і OSPF (Open Shortest Path First), а також протокол міжмережевих керуючих сообщенійICMP (Internet Control Message Protocol) . Останній протокол призначений для обміну інформацією про помилки між маршрутизаторами мережі і вузлом - джерелом пакета. За допомогою спеціальних пакетів ICMP повідомляється про неможливість доставки пакета, про перевищення часу життя або тривалості зборки пакета з фрагментів, про аномальні величини параметрів, про зміну маршруту пересилання і типу обслуговування, про стан системи і т.п.
Наступний рівень (рівень II) називається основним. На цьому рівні функціонують протокол управління передачею TCP (Transmission Control Protocol) і протокол дейтаграм користувача UDP (User Datagram Protocol). Протокол TCP забезпечує надійну передачу повідомлень між віддаленими прикладними процесами за рахунок утворення віртуальних з'єднань. Протокол UDP забезпечує передачу прикладних пакетів дейтаграмним способом, як і IP, і виконує тільки функції сполучної ланки між мережним протоколом і численними прикладними процесами.
Верхній рівень (рівень I) називається прикладним. За довгі роки використання в мережах різних країн і організацій стек TCP / IP нагромадив велику кількість протоколів і сервісів прикладного рівня. До них відносяться такі широко використовувані протоколи, як протокол копіювання файлів FTP, протокол емуляції терміналу telnet, поштовий протокол SMTP, використовуваний в електронній пошті мережі Internet, гіпертекстові сервіси доступу до вилученої інформації, такі як WWW і багато інших. Зупинимося дещо докладніше на деяких з них.
Протокол пересилки файлів FTP (File Transfer Protocol) реалізує віддалений доступ до файлу. Для того, щоб забезпечити надійну передачу, FTP використовує в якості транспорту протокол з встановленням з'єднань - TCP. Крім пересилки файлів протокол FTP пропонує й інші послуги. Так, користувачеві надається можливість інтерактивної роботи з віддаленою машиною, наприклад, він може роздрукувати вміст її каталогів. Нарешті, FTP виконує аутентифікацію користувачів. Перш, ніж отримати доступ до файлу, відповідно до протоколу користувачі повинні повідомити своє ім'я і пароль. Для доступу до публічних каталогів FTP-архівів Internet парольна аутентифікації не потрібно, і її обходять за рахунок використання для такого доступу зумовленого імені користувача Anonymous.
У стеці TCP / IP протокол FTP пропонує найбільш широкий набір послуг для роботи з файлами, проте він є і найскладнішим для програмування. Додатки, яким не потрібні всі можливості FTP, можуть використовувати інший, більш економічний протокол - найпростіший протокол пересилки файловTFTP (Trivial File Transfer Protocol). Цей протокол реалізує тільки передачу файлів, причому як транспорт використовується більш простий, ніж TCP, протокол без встановлення з'єднання - UDP.
Протокол telnet забезпечує передачу потоку байтів між процесами, а також між процесом і терміналом. Найбільш часто цей протокол використовується для емуляції терміналу віддаленого комп'ютера. При використанні сервісу telnet користувач фактично керує віддаленим комп'ютером так само, як і локальний користувач, тому такий вид доступу вимагає гарного захисту. Тому сервери telnet завжди використовують як мінімум аутентифікацію за паролем, а іноді і більш потужні засоби захисту, наприклад, систему Kerberos.
Протокол SNMP (Simple Network Management Protocol) використовується для організації мережевого управління. Спочатку протокол SNMP був розроблений для віддаленого контролю і управління маршрутизаторами Internet, які традиційно часто називають також шлюзами. З ростом популярності протокол SNMP стали застосовувати і для управління будь-яким комунікаційним обладнанням - концентраторами, мостами, мережевими адаптерами і т.д. і т.п. Проблема управління в протоколі SNMP розділяється на два завдання.
Перше завдання пов'язана з передачею інформації. Протоколи передачі керуючої інформації визначають процедуру взаємодії SNMP-агента, що працює в керованому обладнанні, і SNMP-монітора, що працює на комп'ютері адміністратора, який часто називають також консоллю управління. Протоколи передачі визначають формати повідомлень, якими обмінюються агенти і монітор.
Друге завдання пов'язана з контрольованими змінними, що характеризують стан керованого пристрою. Стандарти регламентують, які дані повинні зберігатися і накопичуватися в пристроях, імена цих даних і синтаксис цих імен. У стандарті SNMP визначена специфікація інформаційної бази даних управління мережею. Ця специфікація, відома як база даних MIB (Management Information Base), визначає ті елементи даних, які керований пристрій має зберігати, і допустимі операції над ними.
Щоб визначити значення октету, потрібно скласти значення позицій, де присутній біт.
Нульові позиції в додаванні не беруть участь.
Якщо все 8 біт мають значення 0, 00000000, то значення октету дорівнює 0.
Якщо все 8 біт мають значення 1, 11111111, значення октету - 255 (128 + 64 + 32 + 16 + 8 + 4 + 2 + 1).
Якщо значення 8 біт відрізняються, наприклад, 00100111, значення октету - 39 (32 + 4 + 2 + 1).
Таким чином, значення кожного з чотирьох октетів знаходиться в діапазоні від 0 до 255.
Безкласову міждоменну маршрутизацію
З IPv6 прибрані функції, які ускладнюють роботу маршрутизаторів:
Маршрутизатор більше не повинні фрагментировать пакет, замість цього пакет відкидається з ICMP-повідомленням про перевищення MTU. Передає сторона в IPv6, таким чином, приречена на використання технології Path MTU discovery). Для кращої роботи протоколів, вимогливих до втрат, мінімальний MTUподнят до 1280 байт. Фрагментація підтримується як опція (інформація про фрагментацію пакетів винесена з основного заголовка в розширені) і можлива тільки з ініціативи сторони, яка передає.
З IP-заголовка виключена контрольна сума. З урахуванням того, що канальні (Ethernet) і транспортні (TCP і UDP) протоколи мають свої контрольні суми, ще одна контрольна сума на рівні IP сприймається як зайва. Крім того, модифікація поля hop limit (або TTL в IPv4) на кожному маршрутизаторі в IPv4 призводило до необхідності її постійного перерахунку.
Покращення IPv6 в порівнянні з IPv4:
У надшвидкісних мережах можлива підтримка величезних пакетів (джамбограмм) - до 4 гігабайт;
Time to Live перейменовано в Hop Limit;
З'явилися мітки потоків і класи трафіку;