Многоуровневая структура стека TCP/IP

TCP/IP и уровень приложений

TCP/IP и транспортный уровень: TCP — надежный протокол с установлением соединения. Он отвечает за разбиение сообщений на сегменты, их сборку на станции в пункте назначения, повторную отсылку всего, что оказалось не полученным, и сборку сообщений из сегментов. Протокол TCP обеспечивает виртуальный канал между приложениями конечных пользователей.Протокол дейтаграмм пользователя (User Datagram Protocol, UDP) — "ненадежный", не ориентированный на установление соединения. Хотя протокол UDP и отвечает за передачу сообщений, на этом уровне отсутствует программное обеспечение для проверки доставки сегментов; отсюда и определение "ненадежный"

Протокол межсетевого взаимодействия IP: реализует концепцию передачи пакетов в режиме без установления соединений, то есть дейтаграммным способом обеспечивает возможность перемещения пакетов по сети, используя тот маршрут, который в данный момент является наиболее рациональным называют уровнем internet, указывая тем самым на основную его функцию — передачу данных через составную сеть.

32.Адресация в IP-сетях: под локальным адресом понимается такой тип адреса, который используется средствами базовой технологии для доставки данных в пределах подсети, являющейся элементом составной интерсети. В разных подсетях допустимы разные сетевые технологии, разные стеки протоколов, поэтому при создании стека TCP/IP предполагалось наличие разных типов локальных адресов. Если подсетью интерсети является локальная сеть, то локальный адрес — это МАС-адрес. IP-адреса представляют собой основной тип адресов, на основании которых сетевой уровень передает пакеты между сетями. IP-адрес назначается администратором во время конфигурирования компьютеров и маршрутизаторов. IP-адрес устройства состоит из адреса сети, к которой принадлежит устройство, и адреса устройства внутри этой сети. Следовательно, если устройство переносится из одной сети в другую, его IP-адрес должен быть изменен так, чтобы отразить это перемещение Адресация в IP-сетях состоит из двух частей: номера сети и номера узла. 1. Номер сети может быть выбран администратором произвольно, либо назначен по рекомендации специального подразделения Internet (Internet Network Information Center, InterNIC), если сеть должна работать как составная часть Internet. 2. Номер узла в протоколе IP назначается независимо от локального адреса узла. IP-адрес характеризует не отдельный компьютер или маршрутизатор, а одно сетевое соединение. Классы IP-адресов: Благодаря тому, что каждая сеть, подключенная к Internet, имеет уникальный сетевой адрес, данные могут найти требуемого адресата в Internet. Для того чтобы каждый сетевой адрес был уникальным и отличался от любого другого номера, организация под названием American Registry for Internet Numbers (Американский реестр Internet-номеров, ARIN) выделяет компаниям блоки IP-адресов в зависимости от размера их сетей. Каждый IP-адрес состоит из двух частей: номера сети и номера хоста. Сетевой номер идентифицирует сеть, к которой подключено устройство. Номер хоста идентифицирует устройство в этой сети. ARIN определяет три класса IP-адресов: 1. класс А составляют IP-адреса, зарезервированные для правительственных учреждений, 2. класс В — IP-адреса для компаний среднего уровня и 3. класс С — для всех остальных организаций. Особые IP-адреса: Если весь IP-адрес состоит только из двоичных нулей, то он обозначает адрес того узла, который сгенерировал этот пакет. Если в поле номера сети стоят только нули, то по умолчанию считается, что узел назначения принадлежит той же самой сети, что и узел, который отправил пакет. Если все двоичные разряды IP-адреса равны 1, то пакет с таким адресом назначения должен рассылаться всем узлам, находящимся в той же сети, что и источник этого пакета. Такая рассылка называется ограниченным широковещательным сообщением (limited broadcast). Если в поле номера узла назначения стоят только единицы, то пакет, имеющий такой адрес, рассылается всем узлам сети с заданным номером сети. Например, пакет с адресом 192.190.21.255 доставляется всем узлам сети 192.190.21.0. Такая рассылка называется широковещательным сообщением (broadcast). IP-адрес, первый октет которого равен 127. Он используется для тестирования программ и взаимодействия процессов в пределах одной машины. Когда программа посылает данные по IP-адресу 127.0.0.1, то образуется как бы «петля».Данные не передаются по сети, а возвращаются модулям верхнего уровня как только что принятые. Поэтому в IP-сети запрещается присваивать машинам IP-адреса, начинающиеся со 127. Этот адрес имеет название loopback. Обращение к нему localhost. Подсети скрыты от внешнего мира с помощью масок, называемых масками подсети, функцией которых является сообщить устройствам, в какой части адреса содержится номер сети, включая номер подсети, а в какой — номер хост-машины. Маски подсетей имеют все единицы в части, отвечающей сети и подсети, и все нули в части, отвечающейхост-машине. По умолчанию, если нет заимствованных битов, маска подсети сети класса В будет иметь вид 255.255.0.0. Если же заимствовано 8 бит, маской подсети той же сети класса В будет 255.255.255.0. Поскольку для сетей класса В только 2 октета относятся к полю хост-машин, то для создания подсетей может быть задействовано до 14 бит. В сетях класса С только один октет относится к полю хост-машин, поэтому для создания подсетей в сетях класса С может быть заимствовано до 6 бит. Порядок распределения IP-адресов: Номера сетей назначаются либо централизованно, если сеть является частью Internet, либо произвольно, если сеть работает автономно.

TCP/IP и межсетевой уровень

Межсетевой протокол управляющих сообщений (Internet Control Message Protocol). Работает на всех хост-машинах, использующих протокол TCP/IP. Сообщения этого протокола переносятся внутри IP-дейтаграмм и используются для посылки управляющих сообщений и сообщений об ошибках относительно доставки пакетов.

В протоколе ICMP используются следующие фиксированные типы сообщений:

v пункт назначения недостижим

v время истекло

v проблемы с параметром

v подавление источника

v перенаправление

v эхо-запрос

v эхо-ответ

v запрос временной метки

v ответ на запрос временной метки

v информационный запрос

v информационный ответ

v запрос адреса

v ответ на запрос адреса

Протокол ICМP обеспечивает реализацию функций управления и передачи сообщений на сетевом уровне.

Протокол ARP

Для определения локального адреса по IP-адресу используется протокол разрешения адреса (Address Resolution Protocol, ARP).

Используется для преобразования или отображения известного IP-адреса на подуровневый МАС-адрес, чтобы обеспечить взаимодействие в среде передачи данных с множественным доступом, например Ethernet. ARP преобразует адрес с помощью широковещательной рассылки для всех хостов в локальной сети. Чтобы определить адрес пункта назначения дейтаграммы, сначала проверяется ARP-таблица, находящаяся в кэш-памяти. Если адрес в таблице отсутствует, то тогда протокол ARP, пытаясь найти станцию-получатель, генерирует широковещательный запрос. Широко-вещательный запрос принимает каждая станция, находящаяся в сети.

Протокол RARP

Работа протокола RARP основана на наличии RARP-сервера с заполненной таблицей или других средств, отвечающих на RARP-запросы. В локальном сегменте протокол RARP может использоваться для инициации последовательности удаленной загрузки операционной системы.