Основні протоколи стека ТСР/ІР.

Протоколи канального рівня – це єдині протоколи цього рівня, які були розроблені в рамках Internet і для Internet. Застосовуються вони як на комутуємим, так і на виділених телефонних каналах. За допомогою цих каналів до Internet підключається більшість індивідуальних користувачів, а також невеликі локальні мережі. Такі лінії зв’язку можуть забезпечити швидкість передачі даних 115200 біт/с.

Протокол SLIP.

Технологія ТСР/ІР дозволяє організувати міжмережеві взаємодію використовуючи різні фізичні та канальні протоколи обміну даними: IEEE 802.3 Ethernet, IEEE 802.5 Token Ring, X25 та інш., але якби не було обміну даними телефонними лініями за допомогою звичайних модемів, Internet не набув би такої популярності. Найбільш простим способом, який забезпечує повний ІР сервіс є підключення через послідовний порт комп’ютера за протоколом SLIP.

Протокол РРР.

Це більш сучасний протокол, має таке призначення як SLIP, але на відміну від нього дозволяє одночасно передавати по лінії зв’язку пакети різних протоколів. Він складається з 3х частин:

1. Encapsulation (механізм інкапсуляції)

2. Link Control Protocol (протокол керування з’єднаннями)

3. Network Control Protocol (сімейство протоколів керування мережею)

Як SLIP, так і РРР нарізає дані на фрагменти які називаються “пакет”. Пакети передаються від вузла до вузла впорядковано, тобто ці 2 протоколи не завертають пакети в свою обгортку, а нарізають його на шматочки.

SLIP пакет починається символом ESC (333₈ ; 219₁₀) і завершується символом END(300₈; 192₁₀). Але якщо всередині пакета зустрічаються ці символи, то вони кодуються ESC-ESC(333 335) ESC – END(333 334).

Сучасні реалізації SLIP підтримують пакети довжиною >1000 байт. В структурі SLIP пакета не передбачено поле адреси і відповідно його обробка. Комп’ютери, які взаємодіють з протоколом SLIP зобов’язані знати свої ІР адреси заздалегідь. Також в SLIP нема інформації яка дозволяє коректувати помилки лінії зв’язку. Корекція помилок полягає на протоколи транспортного рівня ТСР і UDP.

Процедура конфігурації мережевих модулів ОС для роботи за протоколом РРР набагато ширше: при роботі через модем модуль РРР сам відновлює з’єднання при втраті несучої частоти.

Протоколи мережевого рівня.

У відповідності з технологією Ethernet кадр Ethernetмістить адресу призначення, адресу джерела, поле типу і дані. Розмір адреси Ethernet 6 байт. Кожний мережевий адаптер має свою унікальну мережеву адресу. Адаптер слухає мережу, приймає кадри які йому адресовані, а також широкомовні кадри, які мають адресу FF:FF:FF:FF:FF:FF, і також цей адаптер відправляє кадри в мережу.

Протокол ARP (RFC 826)

ІР адреса	Ethernet – адреса
223.1.2.1	08:00:39:00:2F:С3

Використовується для визначення відповідності ІР адреси адресі Ethernet. Цей протокол використовується в локальних мережах. Відображення адрес виконується тільки в момент відправлення ІР пакетів, оскільки тільки в цей момент створюються заголовки ІР та Ethernet. Відображення адрес виконується шляхом пошуку в ARP таблиці.

Ця таблиця необхідна тому, оскільки адреси вибираються довільно і нема певного алгоритму для їх обчислення. Якщо комп’ютер переміщується в інший сегмент мережі, то і ARP таблиця повинна бути змінена. Якщо комп’ютер з’єднано з декількома мережами, тобто він є шлюз, то в таблиці ARP заносяться рядки, які описують як одну, так і іншу ІР – мережу.

При використанні Ethernet і проткала ІР кожний комп’ютер має як мінімум одну адресу Ethernet і одну ІР адресу. Ethernet адреса – це адреса мережевого адаптера комп’ютера (або мережевого інтерфейса). Таким чином, якщо комп’ютер має декілька інтерфейсів, то це означає, що кожному інтерфейсу буде призначено свою Ethernet адресу. ІР адреса призначається для кожного драйвера мережевого інтерфейса, тобто кожній мережевій карті Ethernet відповідає одна Ethernet адреса і одна ІР адреса. Кожна ІР адреса є унікальною в рамках усього Internet.

Протокол ІР.

Є найважливішим у всій ієрархії протоколів ТСР/ІР. Саме він використовується для керування розсилкою ТСР/ІР пакетів по Internet. Серед різних функцій, покладених на ІР, виділяють такі:

1. Визначення пакета, який є базовим поняттям та одиницею передачі даних в Internet.

2. Визначення адресної схеми, яка використовується в мережі Internet.

3. Передача даних між канальним рівнем (рівнем доступу до мережі) та транспортним рівнем, тобто мультиплексування транспортних датограм у фрейми канального рівня.

4. Маршрутизація пакетів по мережі, тобто передача пакетів від одного шлюза до іншого з метою передачі пакета комп’ютеру – отримувачу.

5. Нарізка та зборка із фрагментів пакетів транспортного рівня.

Головна особливість протоколу ІР – це відсутність орієнтації на фізичні або віртуальні з’єднання, а це означає, що перш ніж посилати пакет в мережу модуль ОС, який реалізує ІР, не перевіряє можливість встановлення з’єднання, тобто ніякої керуючої інформації окрім тої, що міститься в пакеті ІР, по мережі не передається. ІР не перевіряє цілісності інформації, а це відносить його до протоколів ненадійної доставки. Цілісність перевіряє протокол транспортного рівня ТСР або прикладного рівня. Таким чином вся інформація про шлях, по якому повинен пройти пакет, береться із самої мережі в момент проходження пакета. Ця процедура називається маршрутизація, на відміну від комутації, яка використовується для попередньо встановленого маршруту проходження даних по якому ці дані відправляються.

Принцип маршрутизації є одним з факторів, який забезпечує гнучкість мережі Internet, її перевагу у порівнянні з іншими мережевими технологіями. Тобто треба аналізувати кожний пакет, який приходить через шлюз або маршрутизатор і на це витрачаються ресурси, але при не стійкій роботі мережі пакети можуть пересилатися за різними маршрутами і потім збиратись в одне повідомлення.

Формат пакета

Word 1

Version IHL

Type of service

Total Length

Загальна довжина пакета

Identification

Flags

Fragmentation offset

Time to Live

Protocol Header CheckSum

Тип пересилаємої датограми

Source Address

Адреса відправника

Destination Address

Адреса отримувача

Options

Padding

… Data …

Версій протоколу ІР існує декілька. Зараз ви­ко­р. ІРv4 (RFC791). Фор­мат па­ке­та скл. з 6 слів по 32 розр. Це заголовок, в ньому виз­начені всі осн. данні необхідні для функцій протоколу ІР. В полі Flag1 і наступному виз­на­че­но яка частина па­ке­та отримана в даному фреймі якщо цей пакет було фрагментовано на більш дрібні частини. Використовуючи дані заголовку комп’ютера можна визначити на який мережевий інтерфейс відправляти пакет. Якщо ІРадр. отримувача належить одній з мереж інтерфейса то на інтерфейс цієї мережі пакет і буде відправлений, інакше пакет буде відправлено на інший шлюз. Якщо пакет занадто довго гуляє по мережі, то черговий шлюз може відправити так званий ІСМР пакет на комп’ютер – відправник для того, щоб сповістити про те, що треба використати інший шлюз, при чому сам ІР пакет буде знищений. На цьому принципі працює програма ping - вона використовується для розділення маршрутів проходження пакетів по мережі. В теперішній час перед мережею Internet стає проблема експоненціального зростання числа користувачів. Тому новий ст. ІРv6 – Iping передбачає вирішення цієї проблеми.