Понятие стека сетевых протоколов. Стек протоколов TCP/IP.

Сетево́й протоко́л — набор правил, позволяющий осуществлять соединение и обмен данными между двумя включёнными в сеть компьютерами. Разные протоколы зачастую описывают лишь разные стороны одного типа связи; взятые вместе, они образуют стек протоколов.

TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) представляет собой семейство протоколов, основным назначением которых является обеспечение возможности полезного сосуществования компьютерных сетей, основанных на разных технологиях. В 1969 году Агентство перспективных исследовательских проектов министерства обороны США (DARPA - Department of Defense Advanced Research Project Agency) поддержало и финансировало проект, посвященный поиску общей основы связи сетей с разной технологией. В результате выполнения этого проекта была образована единая виртуальная сеть, получившая название Internet. В Internet для связи независимых сетей, или доменов используется набор шлюзов. Каждый индивидуальный узел сети (Host) идентифицируется уникальным адресом, называемым адресом в Internet.

Для разрешения проблемы различий в форматах кадров, используемых в разных сетях, был определен универсальный формат пакета данных, называемого IP-датаграммой (Internet Protocol Datagram), состоящего из заголовка и порции данных и поэтому похожего на обычный сетевой кадр. Однако порция данных IP-датаграммы сама содержится внутри сетевого кадра, т.е. IP-датаграмма погружается в сетевой кадр конкретного формата и поэтому может передаваться в разных сетях, входящих в Internet. Все узлы, шлюзы и сети Internet должны быть в состоянии понимать IP-датаграммы.

Полное семейство протоколов, основанных на использовании IP-датаграмм, называется TCP/IP. Наиболее важными и базисными протоколами этого семейства (или стека, как его часто называют) являются протоколы IP и TCP. Большая часть коммуникационных средств ОС UNIX основывается на использовании протоколов стека TCP/IP.

Существуют разногласия в том, как вписать модель TCP/IP в модель OSI, поскольку уровни в этих моделях не совпадают. Вот как традиционно протоколы TCP/IP вписываются в модель OSI:

	Прикладной	напр. HTTP, SMTP, SNMP, FTP, Telnet, scp, NFS, RTSP
	Представительный	напр. XML, XDR, ASN.1, SMB, AFP
	Сеансовый	напр. TLS, SSH, ISO 8327 / CCITT X.225, RPC, NetBIOS, ASP
	Транспортный	напр. TCP, UDP, RTP, SCTP, SPX, ATP, DCCP, BGP, GRE
	Сетевой	напр. IP, ICMP, IGMP, CLNP, ARP, RARP, OSPF, RIP, IPX, DDP
	Канальный	напр. Ethernet, Token ring, PPP, HDLC, X.25, Frame relay, ISDN, ATM, MPLS
	Физический	напр. электричество, радио, лазер

Обычно в стеке TCP/IP верхние 3 уровня (прикладной, представительный и сеансовый) модели OSI объединяют в один — прикладной. Поскольку в таком стеке не предусматривается унифицированный протокол передачи данных, функции по определению типа данных передаются приложению. Упрощенно интерпретацию стека TCP/IP можно представить так:

	Прикладной«7 уровень»	напр. HTTP, FTP, DNS (RIP, работающий поверх UDP, и BGP, работающий поверх TCP, являются частью сетевого уровня)
	Транспортный	напр. TCP, UDP, RTP, SCTP, DCCP (протоколы маршрутизации, подобные OSPF, что работают поверх IP, являются частью сетевого уровня)
	Межсетевой	Для TCP/IP это IP (IP) (вспомогательные протоколы, вроде ICMP и IGMP работают поверх IP, но являются частью сетевого уровня; ARP не работает поверх IP)
	Канальный	напр. Ethernet, Token ring, и подобные.
	Физический	напр. физическая среда и принципы кодирования информации, T1, E1

Источники:

http://ru.wikipedia.org/wiki/Сетевой_протокол

http://ru.wikipedia.org/wiki/Стек_протоколов

http://ru.wikipedia.org/wiki/TCP/IP

Понятие сетевого интерфейса. Модель сетевого интерфейса для IP-сети.

В компьютерных сетях сетевым интерфейсом называют:

• Точку соедиения между компьютером пользователя и частной или общественной сетью;
• Сетевую карту компьютера (наболее частое использование термина);
• Точку соединения коммутируемой телефонной сети общественного пользования и телефона;
• Точку соединения двух сетей между собой.

Зам. Наш любимый преподаватель по всей видимости имел ввиду некий набор программных и аппаратных средств, используемых для обеспечения взаимодействия двух узлов сети.

Сетевая карта или сетевой адаптер - это плата расширения, вставляемая в разъем материнской платы (main board) компьютера. Также существуют сетевые адаптеры стандарта PCMCIA для нотебуков (notebook), они вставляются в специальный разъем в корпусе нотебука. Или интегрированные на материнской плате компьютера, они подключаются по какой либо локальной шине. Появились Ethernet сетевые карты подключаемые к USB (Universal Serial Bus) порту компьютера.

Сетевые платы характеризуются своей

• Разрядностью: 8 бит (самые старые), 16 бит и 32 бита. Следует ожидать появления 64 бит сетевых карт (если их уже не выпустили).
• Шиной данных, по которой идет обмен информацией между материнской платой и сетевой картой: ISA, EISA, VL-Bus, PCI и др.
• Микросхемой контроллера или чипом (Chip, chipset), на котором данная плата изготовлена. И который определяет тип используемого совместимого драйвера и почти все остальное: разрядность, тип шины и т.д.
• Поддерживаемой сетевой средой передачи (network media), т.е. установленными на карте разъемами для подключения к определенному сетевому кабелю. BNC для сетей на коаксиальном кабеле, RJ45 для сетей на витой паре или разъемы для подключения к волоконной оптике.
• Скоростью работы: Ethernet 10Mbit и/или Fast Ethernet 100Mbit, Gigabit Ethernet 1000Base-Т.
• MAC- адресом

Для определения точки назначения пакетов (frames) в сети Ethernet используется MAC-адрес. Это уникальный серийный номер присваиваемый каждому сетевому устройству Ethernet для идентификации его в сети. При работе сетевые адаптеры просматривают весь проходящий сетевой трафик и сравнивают в каждом пакете адрес назначения и свой MAC-адрес. Если таковой находится, то устройсво (адаптер) декодирует этот пакет и его обработка продолжается на более высоком уровне модели OSI (канальный и сетевой). Существуют также специальные способы по рассылке пакетов всем устройствам сети одновременно (broadcasting). MAC-адрес имеет длину 6 байт и обычно записывается в шестнадцетиричном виде, например 12:34:56:78:90:AB.

Каждый компьютер в сети IP имеет еще и IP-адрес, состоящий из 4 байт, например, 109.26.17.100. Этот адрес используется на сетевом уровне. Он назначается администратором во время конфигурирования компьютеров и маршрутизаторов. IP-адрес состоит из двух частей: номера сети и номера узла. Номер сети может быть выбран администратором произвольно, либо назначен по рекомендации специального подразделения Internet (Network Information Center, NIC), если сеть должна работать как составная часть Internet. Обычно провайдеры услуг Internet получают диапазоны адресов у подразделений NIC, а затем распределяют их между своими абонентами.

Номер узла в протоколе IP назначается независимо от локального адреса узла. Деление IP-адреса на поле номера сети и номера узла - гибкое, и граница между этими полями может устанавливаться весьма произвольно. Узел может входить в несколько IP-сетей. В этом случае узел должен иметь несколько IP-адресов, по числу сетевых связей. Таким образом IP-адрес характеризует не отдельный компьютер или маршрутизатор, а одно сетевое соединение.

При совпадении IP-адреса назначения в принимаемом пакете и своего собственного этот пакет обрабатывается на сетевом уровне и передается на транспортный.

Источники:

http://ru.wikipedia.org/wiki/Сетевой_интерфейс

http://www.tula.net/tgpu/resources/yakushin/html_labs/lab01/lab01netadapt.htm

http://www.citforum.ru/nets/ip/glava_3.shtml#_3_1

Часть 2. Сокеты.

Технология клиент-сервер.

В компьютерной сети можно одновременно пользоваться разнообразной информацией. В компьютерных сетях вместо словосочетания "источник информации" используется слово "сервер", происходящее от англ. server - "обслуживающий", а клиент - это просто тот, кто запрашивает информацию у сервера. Вот и все!

Клиент-сервер (англ. Сlient/Server) — сетевая архитектура, в которой устройства являются либо клиентами, либо серверами. Клиентом (front end) является запрашивающая машина (обычно ПК), сервером (back end) — машина, которая отвечает на запрос. Оба термина (клиент и сервер) могут применяться как к физическим устройствам, так и к программному обеспечению.

В информационных технологиях клие́нт — это аппаратный или программный компонент вычислительной системы, посылающий запросы серверу. Программа, являющаяся клиентом, взаимодействует с сервером, используя определенный протокол. Она может запрашивать с сервера какие-либо данные, манипулировать данными непосредственно на сервере, запускать на сервере новые процессы и т. п. Полученные от сервера данные клиентская программа может предоставлять пользователю или использовать как-либо иначе, в зависимости от назначения программы. Программа-клиент и программа-сервер могут работать как на одном и том же компьютере, так и на разных. Во втором случае для обмена информацией между ними используется сетевое соединение.

Се́рвер (англ. server от англ. to serve — служить) — в информационных технологиях — программный компонент вычислительной системы, выполняющий сервисные функции по запросу клиента, предоставляя ему доступ к определённым ресурсам. Для взаимодействия с клиентом (или клиентами, если поддерживается одновременная работа с несколькими клиентами) сервер выделяет необходимые ресурсы межпроцессного взаимодействия (разделяемая память, пайп, сокет, и т. п.) и ожидает запросы на открытие соединения (или, собственно, запросы на предоставляемый сервис). В зависимости от типа такого ресурса, сервер может обслуживать процессы в пределах одной компьютерной системы или процессы на других машинах через каналы передачи данных (например COM-порт) или сетевые соединения.

В зависимости от выполняемых задач одни серверы, при отсутствии запросов на обслуживание, могут простаивать в ожидании. Другие могут выполнять какую-то работу (например, работу по сбору информации), у таких серверов работа с клиентами может быть второстепенной задачей.

Формат запросов клиента и ответов сервера определяется протоколом. Спецификации открытых протоколов описываются открытыми стандартами, например протоколы Интернета определяются в документах RFC.

Чаще всего понятия «клиент» и «сервер» описывают распределение ролей при выполнении конкретной задачи, а не вычислительные мощности. На одном и том же компьютере могут одновременно работать программы, выполняющие как клиентские, так и серверные функции. Например, веб-сервер может, в качестве клиента, получать данные для формирования страниц от SQL-сервера (так работает Википедия).

Источники:

http://www.mstu.edu.ru/education/materials/telecommlab/lab_010.html

http://ru.wikipedia.org/wiki/Клиент-сервер

http://ru.wikipedia.org/wiki/Клиент_(программный)

http://ru.wikipedia.org/wiki/Сервер_(приложение)