Сети TCP/IP

Протоколы TCP/IP были разработаны в 1970-х гг. специально для применения в сети с коммутацией пакетов, создававшейся Министерством обороны США. Тогда эта сеть называлась ARPANET, теперь же — Интернет. С момента создания протоколы TCP/IP были связаны с ОС UNIX. Таким образом, они появились до персональных компьютеров эталонной модели OSI, протокола Ethernet и большинства других ком­понентов, которые в наши дни считаются основой компьютерных се­тей. В отличие от других протоколов, отчасти выполняющих те же фун­кции, например, IPX (Internetwork Packet Exchange) фирмы Novell, TCP/IP никогда не был продуктом определенной компании. С самого начала он представлял собой плод коллективных усилий.

При разработке TCP/IP не­зависимость от платформы была главным руководящим принципом. Многие его компоненты существуют именно для того, чтобы сред­ствами TCP/IP любой компьютер с сетевыми возможностями мог обмениваться данными с другим компьютером сети.

Из всех распространенных протоколов локальных сетей протоколу TCP/IP присущи наименьшее быстродействие и наибольшая сложность конфигурирования. Несмотря на это, он все же получил широкое распространение. Это объясняется следующими причинами.

§ В протоколе TCP/IP используется гибкая схема адресации, весьма удачная для маршрутизации даже в самых больших сетях. Пакеты данных можно коммутировать (перенаправлять в другую подсеть) в зависимости от адреса назначения.

§ Протокол TCP/IP поддерживается практически во всех операционных системах и на всех платформах.

§ К настоящему времени разработано и применяется огромное количество инстру­ментов и утилит для мониторинга и управления комплектом протоколов TCP/IP.

§ Протокол TCP/IP де-факто является протоколом глобальной сети Internet. В любой системе, подключаемой к Internet, должен быть реализован протокол TCP/IP.

Поскольку в последние годы Интернет разрастается буквально взрывными темпами, набор протоколов TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) используется теперь гораздо чаще других на­боров протоколов.

Стандарты TCP/IP опубликованы группой IETF (Internet Engineering Task Force) в документах с общим заголовком RFC (Requests for Comments). В их число входят документы с определениями стандартов протокола на разных стадиях разработки. Кроме того, там же содержатся информационные сообщения, сведения об эксперимен­тальных проверках.

Документ, опубликованный IETF в виде RFC и наделённый номером, никогда более не изменяется. Если IETF публикует переработанную версию RFC, ей присваивается новый номер.

Протоколы TCP/IP были разработаны задолго до эталонной модели OSI, но они также разделены на несколько уровней. Вообще, распре­деление сетевых функций компьютера на несколько отдельных про­токолов по сравнению с созданием единого «монолитного» протоко­ла обладает рядом преимуществ.

§ Независимость от платформы. Разделение протоколов облегчает поддержку разнообразных вычислительных платформ. Создание или модернизация протоколов для поддержки новых стандартов физического уровня или сетевых интерфейсов прикладного програм­мирования (Application Programming Interface, API) не требуют мо­дификаций всего стека.

§ Эффективность работы. Благодаря наличию на одном и том же уровне нескольких протоколов, приложение может выбрать из них один, наилучшим образом отвечающий поставленной задаче.

§ Одновременная разработка. Благодаря разбиению стека на уровни разработка различных протоколов может происходить одновре­менно, с привлечением наиболее разбирающихся в функциях дан­ного уровня специалистов.

Протоколы TCP/IP разделены на 4 уровня (рис.).

Рис. 4.12 Сравнение модели OSI и стека протоколов Internet

§ Уровень сетевого интерфейса (Link). В набор TCP/IP входят несколько простейших протоколов сетевого уровня, например, SLIP (Serial Line Internet Protocol) и РРР (Point-to-Point Protocol). А вот спецификаций физического уровня или сложных протоколов для локальных компьютерных сетей, наподобие Ethernet и Token Ring, TCP/IP не содержит. Поэтому, несмотря на наличие в TCP/IP уровня, подобного канальному уровню OSI, чаще всего протокол, действующий на этом уровне, не входит в набор TCP/IP. Зато в него входит протокол ARP (Address Resolution Protocol), о котором можно сказать, что он (хотя бы частично) действует на каналь­ном уровне, поскольку обслуживает межсетевой уровень, распо­ложенный над канальным.

§ Межсетевой уровень (Internet). Эквивалентен сетевому уровню модели OSI. Главный протокол этого уровня — IP (Internet Pro­tocol). Он предоставляет расположенному над ним транспортному уровню услуги по инкапсуляции данных, маршрутизации, адреса­ции и фрагментации пакетов. На этом же уровне действуют еще два протокола — ICMP (Internet Control Message Protocol) и IGMP (Internet Group Message Protocol). Обратите внимание, что слово «internet» в английском названии этого уровня обозначает именно «межсетевой», а не Интернет. Не путайте два этих термина.

§ Транспортный уровень (Transport). Эквивалент одноименного уров­ня модели OSI. В наборе TCP/IP на этом уровне действует два протокола — TCP (Transmission Control Protocol) и UDP (User Datagram Protocol), которые выполняют операции по передаче данных, соответственно, ориентированные и не ориентированные на соединение.

§ Прикладной Уровень (Application). Протоколы TCP/IP на этом уровне бывают нескольких видов. Некоторые, например, FTP (File Transfer Protocol), сами являются приложениями, другие, например, HTTP (Hypertext Transfer Protocol), обслуживают приложения.

Протоколы TCP/IP разрабатывались для использования в Интер­нете и предназначены для поддержки систем на любой компью­терной платформе и с любой ОС.

Стек протоколов TCP/IP разделяется на четыре уровня: сетевого интерфейса, межсетевой, транспортный и прикладной.

Преобразование IP-адресов в аппаратные адреса, необходимые для установки связи протоколами канального уровня, осуществляется с помощью протокола ARP.

Протокол ICMP выполняет ряд функций на межсетевом уровне, в том числе рассылает сообщения об ошибках и запросы на получе­ние информации.

Протоколы прикладного уровня не участвуют в процессе переда­чи данных, выполняемом нижними уровнями. В их задачу входит организация обмена сообщениями между различными программами и службами, работающими на TCP/IP - компьютерах.