Многоуровневая структура стека TCP/IP. Уровень межсетевого взаимодействия

В настоящее время стек TCP/IP является самым популярным средством организации составных сетей. Стек TCP/IP – это название семейства протоколов, положенных в основу работы интернета. В стеке TCP/IP определены 4 уровня (а в модели OSI определены 7 уровней), каждый из которых несет свою нагрузку по работе составной сети, части которых, вообще говоря, могут быть построены на основе различных сетевых технологий:

1. Прикладной уровень.

2. Основной (транспортный) уровень.

3. Уровень межсетевого взаимодействия.

4. Уровень сетевых интерфейсов.

Рассмотрим подробнее уровень межсетевого взаимодействия.

Этот уровень реализует передачи пакетов в режиме без установления соединения, т.е. дейтаграммным способом. Этот уровень обеспечивает возможность перемещения пакетов по составной сети, используя тот маршрут, который в данный момент является наиболее рациональным. Основным протоколом сетевого уровня (в терминах модели OSI) в стеке TCP/IP является протокол IP. Указанный протокол проектировался для передачи пакетов в составных сетях, состоящих из локальных сетей (подсетей), объединенных как локальными, так и глобальными связями. Протокол IP является дейтаграммным протоколом, а, следовательно, не гарантирует доставку пакетов до узла назначения.

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 составной сети и узлом источником пакета. С помощью специальных пакетов ICMP сообщает о невозможности доставки пакета, о превышении времени жизни или о продолжительности сборки пакета из фрагментов. Активно в своей работе протокол ICMP использует популярная утилита PING (Packet Internet or Inter-Network Groper). Чаще всего утилита PING используется для обнаружения элементарного сетевого соединения в IP-сетях. Например, если в режиме командной строки набрать «ping 192.168.185.105» – это будет означать, что требуется отправить пакеты на хост «192.168.185.105». Результатом работы утилиты как раз и являются треки ICMP пакетов, в которых содержится информация о количестве отправленных пакетов, полученных пакетов и времени доставки. Вместо IP-адреса узла назначения может быть набрано символьное доменное имя этого узла, например «ping my.domain.com». В этом случае, если работает DNS-сервер, по этому имени определяется IP-адрес узла назначения, либо этот IP-адрес может быть определен и по содержимому файла HOST локального компьютера.

К уровню межсетевого взаимодействия относят протоколы ARP (Address Resolution Protocol – протокол определения адреса) и RARP (Reverse Address Resolution Protocol — обратный протокол преобразования адресов). Протокол ARP предназначен для определения MAC-адреса по известному IP-адресу. Протокол RARP выполняет обратное отображение адресов, то есть преобразует физический адрес в IP-адрес.

Многоуровневая структура стека TCP/IP. Основной (транспортный) уровень.

На сетевом уровне не устанавливаются соединения и, следовательно, нет никакой гарантии, что все пакеты будут доставлены узлу назначения. Задачу обеспечения надежной информационной связи между двумя конечными узлами решает основной уровень стека TCP/IP, называемый транспортным. На этом уровне функционирует протокол управления передачи TCP и протокол UDP (User Datagram Protocol — протокол пользовательских дейтаграмм). Протокол TCP обеспечивает надежную передачу сообщения между удаленными прикладными процессами за счет образования логических соединений. Этот протокол позволяет равноранговым объектам на узле-отправителе и узле-получателе поддерживать обмен данными в дуплексном режиме. Протокол TCP делит поток байтов на части – сегменты, и передает их нижележащему уровню межсетевого взаимодействия (на узле-отправителе). После того, как эти сегменты будут доставлены средствами уровня межсетевого взаимодействия в рамках составной сети в узел назначения, протокол TCP снова соберет их в непрерывный поток байтов (на узле-получателе).

Протокол UDP обеспечивает передачу прикладных пакетов дейтаграммным способом, как и главный протокол уровня межсетевого взаимодействия IP, и выполняет только функции связующего звена (мультиплексора) между сетевым протоколом и многочисленными службами прикладного уровня или пользовательскими процессами.