Тема 7.2. Службы сети. Протоколы передачи данных

Протоколы семейства TCP/IP. Эти протоколы были выбраны за основу сети Интернет по ряду причин: возможность работы с этими протоколами как в локальных (LAN), так и в глобальных (WAN) се­тях; способность протоколов управлять большим количеством стаци­онарных и мобильных пользователей; удобство для использования пользователями; обеспечение высокого уровня взаимодействия меж­ду различными операционными системами; предоставление средств для разработки на их основе приложений и т.д.

Главное отличие сети Интернет от других сетей заключается имен­но в ее протоколах TCP/IP, охватывающих целое семейство протоко­лов взаимодействия между компьютерами сети. TCP/IP - это техно­логия межсетевого взаимодействия, технология сети Интернет. Сеть, реализующая эту технологию, называется «интернет». Если же речь идет о глобальной сети, объединяющей множество сетей с технологи­ей «интернет», то ее называют «Интернет».

Протокол TCP/IP состоит из двух частей - IP и TCP.

Протокол IP (Internet Protocol - межсетевой протокол) является главным протоколом семейства, он реализует распространение информации в IP-сети и выполняется на третьем (сетевом) уровне модели ВОС. Протокол IP обеспечивает дейтаграммную доставку пакетов, его основная задача - маршрутизация пакетов. Он не отвечает за на­дежность доставки информации, за ее целостность, за сохранение по­рядка потока пакетов. Сети, в которых используется протокол IP, на­зываются IP-сетями. Они работают в основном по аналоговым кана­лам (т.е. для подключения компьютера к сети требуется IP-модем) и являются сетями с коммутацией пакетов. Пакет здесь называется дейтаграммой.

Высокоуровневый протокол TCP (Transmission Control Protocol -протокол управления передачей) работает на транспортном уровне и частично на сеансовом уровне модели ВОС. Это протокол с установ­лением логического соединения между отправителем и получателем. Он обеспечивает сеансовую связь между двумя узлами с гарантиро­ванной доставкой информации, осуществляет контроль целостности передаваемой информации, сохраняет порядок потока пакетов, Про­токол TCP делит поток байтов на сегменты и передает их сетевому уровню. На приемной стороне этот протокол снова собирает сегмен­ты в непрерывный поток байтов.

Многоуровневая структура протоколов TCP/IP. Семейство про­токолов (или стек протоколов) TCP/IP имеет четыре ярко выражен­ных уровня:

I - прикладной уровень;

II - транспортный (основной) уровень;

III - сетевой уровень (уровень межсетевого взаимодействия);

IV - канальный уровень (уровень сетевых интерфейсов).
Каждый уровень выполняет свои функции по решению основной

задачи - организации надежной и эффективной работы составной сети, т.е. совокупности нескольких сетей, построенных на основе разных сетевых технологий и соединенных между собой маршрутизаторами.

Рис 24.Соответствие уровней модели ВОС и стека TCP/IP.

Протоколы прикладного уровня являются сетенезависимыми. Они работают на компьютерах, выпол­няющих прикладные программы пользователей, и даже полная смена сетевого оборудования в общем случае не влияет на работу приложе­ний. Протоколы транспортного уровня уже зависят от сети, так как они взаимодействуют с уровнями, непосредственно организующими передачу данных по сети. Протоколы двух нижних уровней являются полностью сетезависимыми и программные модули, реализующие эти протоколы, устанавливаются как на конечных узлах составной сети.

Под дейтаграммой понимается единица данных, которыми оперируют протоколы без установления соединений (дейтаграммные протоколы). К ним относится и протокол IP сетевого уровня. На сете­вом уровне протоколом IP дейтаграмма преобразуется в пакет. На­конец, на канальном уровне пакеты преобразуются в кадры (фрей­мы). Кадрами принято называть единицы данных, на основе которых IP-пакеты переносятся через подсети составной сети. Каждая едини­ца данных состоит из заголовка и собственно данных.

Состав протоколов:

1) Прикладной уровень объединяет все службы, предоставляемые пользовательским приложениям. Он идентифицирует и устанавлива­ет наличие предполагаемых партнеров для связи, синхронизирует со­вместно работающие прикладные программы.

2) Протоколы прикладного уровня занимаются деталями конкретно­го приложения и не участвуют в реализации способов передачи дан­ных по сети.

3) Транспортный уровень предоставляет услуги по транспортиров­ке данных, решая вопросы надежной и достоверной передачи дан­ных через сеть.

4) Сетевой уровень является стержнем всей архитектуры стека TCP/IP. Он обеспечивает передачу (через составную сеть) пакетов дейтаграм­мным способом, используя наиболее рациональный в данный момент мар­шрут. На этом уровне работает основной протокол стека - межсетевой протокол IP.

5) Канальный уровень (уровень сетевых интерфейсов, уровень сопряже­ния с физической средой) обеспечивает передачу данных по физическо­му каналу. Протоколы этого уровня должны обеспечивать интеграцию в составную сеть других сетей независимо от того, какая внутренняя тех­нология передачи данных в них используется.