Упрощенная (трехуровневая) модель стека протоколов.

OSI-модель задает идеологию построения стека протоколов, но не является обязательным стандартом. Реально существующие стеки протоколов хотя и следуют в общих чертах модели OSI, но не воспроизводят ее полностью. В реальных стеках протоколов некоторые уровни модели OSI могут отсутствовать, но могут быть добавлены и новые промежуточные уровни.

Для описания общей структуры всех существующих в настоящее время стеков протоколов более удобно использовать упрощенную модель взаимодействия информационных систем, включающую 3 информационных уровня и имеющую вид, показанный на Рис. 1.4.

Эта модель соответствует иллюстрации, использованной в п.1.2.3.

 

Аппаратный уровень упрощенной модели примерно соответствует канальному и физическому уровням модели OSI, системный уровень упрощенной модели соответствует сетевому и транспортному уровням модели OSI, прикладной уровень упрощенной модели соответствует сеансовому, представительному и прикладному уровням модели OSI. С точки зрения упрощенной модели наиболее удобно описывать стек TCP/IP - основной стек протоколов сети Internet.

Соответствие между упрощенной и OSI-моделями представлено таблицей 1.1

 

Таблица 1.1.

Информационный уровень.	Соответствующие уровни OSI-модели	Основное назначение	Примеры протоколов
Прикладной	Прикладной, представительный, сеансовый	Передача команд и файлов.	HTTP, SSL, FTP, ESMTP, POP3, Telnet, NNTP.
Системный	Транспортный, сетевой	Передача датаграмм.	TCP/IP, UDP/IP
Аппаратный	Канальный, физический.	Передача электрических сигналов.	PPP, SLIP, Ethernet, Token Ring, FDDI, X.25, ISDN

 

 

Клиенты и серверы.

Определим несколько важных понятий.

Internet работает на основе взаимодействия программ-клиентов и программ-серверов.

Программа-клиент - это программа, форматирующая запрос на получение какой-либо информации и осуществляющая прием этой информации.

Программа-сервер - это программа, принимающая запросы от программ-клиентов, осуществляющая их обработку и выполнение.

В принципе, на любом компьютере сети могут работать как программы-клиенты, так и программы- серверы. Однако, как правило, программы-серверы требуют значительно больших компьютерных ресурсов, чем программы-клиенты. Кроме того, специфика программ-серверов, заключающаяся в необходимости обработки непрерывного потока запросов от программ-клиентов, требует, чтобы компьютер, на котором она работает, был постоянно включен. Это, в свою очередь, накладывает требования не только на вычислительные мощности, но и на надежность такого компьютера. Поэтому, программы-серверы устанавливают обычно на особых достаточно мощных и надежных компьютерах, называемых компьютерами-серверами или просто серверами. Требования мощности и надежности сервера хотя и весьма важны, но необязательны, – в принципе в режиме сервера может работать любой компьютер. Из сказанного вытекает следующее определение.

Компьютер-сервер – это компьютер, на котором в течение подавляющей доли его рабочего времени работают программы-серверы.

 

IP-адреса и классы сетей.

Internet является общемировой системой информационного обмена. В этом качестве он не уникален, – существует, по крайней мере, еще несколько общемировых информационных систем, например, радио, телевидение, телефонная связь, почта. Причем, у сети Internet больше сходства с телефонной системой и с почтой, т.к. радио и телевидение реализуют одностороннюю связь (от вещателя к зрителю или к слушателю), а Internet, как почта и как телефон, - это принципиально интерактивная система.

Для того, чтобы позвонить по телефону, необходимо знать номер абонента. Наличие у каждого абонента телефонной сети уникального номера - главное необходимое условие существования телефонной сети. Аналогично, для работы почты необходим почтовый адрес. Вообще, для работы любой интерактивной информационной системы необходим универсальный способ идентификации всех элементов этой системы. Этот способ идентификации является основой соответствующей системы.

В сети Internet тоже есть универсальный способ идентификации элементов. Элементы сети Internet называются узлами или " хостами " (от "host"). Адрес каждого узла называется IP-адресом. Узлом сети обычно является компьютер, но может быть и другое устройство, например маршрутизатор (router) или накопитель (hub). IP-адрес позволяет идентифицировать узел Internet также как почтовый адрес идентифицирует получателя письма, а телефонный номер идентифицирует абонента.

В соответствии с IP-протоколом версии 4 (IP v.4) IP-адрес - это четырехбайтовая величина, которую принято записывать в виде 4-х чисел, разделенных точками. Каждое из чисел (называемых октетами) обозначает один из байтов IP-адреса и может принимать значения в диапазоне от 0 до 255. Например, 204.146.46.33 (IP адрес сервера Microsoft) или 207.68.137.53 (IP адрес сервера IBM). Когда компьютер обращается к серверу, в его запросе содержится и адрес этого сервера, и обратный адрес, т.е., адрес компьютера. Каждый из компьютеров сети, через которые проходит сообщение, обрабатывает адрес получателя и в соответствии с ним направляет послание дальше на один, или на другой ближайший компьютер или маршрутизатор.

Internet - это сеть сетей. Сети, входящие в состав Internet, могут сильно различаться между собой по производительности внутрисетевых каналов, по структуре, по внутренним протоколам, но в первую очередь - по размерам, причем размер сети определяется количеством Internet‑узлов, т.е. количеством IP‑адресов, принадлежащих узлам сети.

Можно ли по IP‑адресу компьютера определить, к какой сети он принадлежит? Другими словами, зависит ли IP‑адрес компьютера от того, к какой сети он принадлежит?

Проведем опять сравнение с телефонной сетью. Телефонный номер зависит от того, в какой стране, в каком городе и к какой именно АТС подключен абонент.

Для жителя Москвы международный телефонный номер начинается с 7 - 095 -. По следующим трем цифрам можно определить номер АТС и, следовательно, примерное местоположение абонента.

Нечто аналогичное можно сказать и об IP‑адресах компьютеров.

Как было сказано, IP‑адрес представляется в виде 4-х разделенных точками чисел – октетов.

IP: b₁. b₂. b₃. b₄, 0 £ b_i £ 255, i=1¸4.

Это IP-адрес в соответствии с IP‑протоколом версии 4 (IP v.4), который в настоящее время является стандартом, поддерживаемым всеми без исключения узлами Internet.

Что же касается сетей, входящих в состав Internet, то их с точки зрения величины делят на классы, обозначаемые буквами А, В, С, D, E.

Распознать принадлежность компьютера к сети того или иного класса можно по значению 1-го октета IP‑адреса. Адрес делится на 2 части: сетевую и машинную. Первая часть определяет логическую сеть, к которой относится адрес, а вторая конкретный компьютер сети.

К классу А относятся глобальные сети, объединяющие целые страны, регионы или принадлежащие крупнейшим провайдерам. Таких сетей в Internet в соответствии с IP v.4 может быть только 126.

Им соответствует значение первого октета IP‑адреса от 1 до 126, остальные октеты входят в машинную часть адреса и используются для формирования адреса узла.

К классу B относятся крупные сети, принадлежащие крупным корпорациям, банкам, научно-исследовательским центрам и т.д. Таких сетей в Internet в соответствии IP v.4 может быть уже более 16000. Им соответствует значение первого октета от 128 до 191. В адресации сети участвует также октет , остальные октеты входят в машинную часть адреса и используются для формирования адреса узла.

Сети класса C - это небольшие сети. Адрес сети определяется значениями октетов . Таких сетей может быть более 2-х миллионов, но в каждой из этих сетей может быть не более 254 узлов, адреса которых задаёт октет .

Значения первого октета, равные 0, 127, 255 определяют служебные сети.

Все вышесказанное можно свести в следующую таблицу (Таблица 1.2).

 

Таблица 1.2.

Класс сети	b1	Адрес сети	Адрес узла	Число сетей	Число узлов
А	1-126	b1	b2 . b3 . b4		16 777 214
В	128-191	b1 . b2	b3 . b4	16 384	65 534
С	192-223	b1 . b2 . b3	b4	2 097 151
D	224-239	Групповая адресация
E	240-254	Экспериментальные адреса

 

 

Для примера проанализируем несколько IP‑адресов.

Ø 204.146.46.133 - сеть класса C, адрес сети 204.146.46, адрес узла 133.

Ø 207.68.137.53 - сеть класса C, адрес сети 207.68.137, адрес узла 53.

Ø 147.14.87.23 – сеть класса B, адрес сети 147.14, адрес узла 87.23.