Role zásobníku protokolů TCP/IP ve vývoji sítí TCP/IP je v současnosti nejpopulárnějším zásobníkem protokolů. Tento zásobník obsahuje nejběžněji používané protokoly popsané v této knize. Většina aplikací nepodporuje

Víceúrovňové číslování Element podporuje i víceúrovňové číslování – např. 3.1.2.5 atd. Pro práci s ním je potřeba nastavit atribut level na „multiple“. Pomocí atributu count můžete nastavením tohoto atributu určit, který typ uzlů chcete očíslovat

Vrstvený model Zvyšující se škálovatelnost a vyšší požadavky na interoperabilitu vedou k modelu s více vrstvami, jak je znázorněno na obrázku 2. 5.2. Klientské rozhraní se přesune do středu modelu; kombinuje se s jedním popř

11.3.2. Odvíjení zásobníku Hledání handleru catch pro vyvolanou výjimku je následující. Když je výraz throw v bloku try, všechny klauzule catch s ním spojené se zkoumají, aby se zjistilo, zda dokážou zpracovat výjimku. Pokud je to vhodné

19.2.5. Odvíjení zásobníku a volání destruktorů Když je vyvolána výjimka, hledání jejího handleru – odvíjení zásobníku – začíná funkcí, která vyvolala výjimku, a pokračuje v řetězci vnořených volání (viz část 11.3).

Když je potřeba zajistit výměnu dat mezi aplikačními procesy, které běží na vzdálených počítačích, je nutné udržovat poměrně složité postupy.

Logika interakce mezi procesy v síti proto není implementována jako jeden modul, ale je rozdělena do mnoha dílčích úkolů. Každý dílčí úkol je realizován samostatným softwarovým nebo hardwarovým modulem.

Moduly jsou distribuovány podle funkčních úrovní, které jsou organizovány ve formě VERTIKÁLNÍHO STAKU:

Každá vrstva zásobníku vykonává svou vlastní podmnožinu funkcí nezbytných pro komunikaci s jiným systémem, přičemž každá vrstva poskytuje služby sousední vyšší vrstvě a naopak využívá služby sousední nižší vrstvy.

Funkční úrovně v rámci jednoho systému se tedy vzájemně ovlivňují na přísně hierarchickém základě.

Architektura procesů v počítačové síti

S ideální implementací takové architektury vzdálené systémy komunikují pomocí výměny datových bloků přesně definovaného formátu. A moduly každé funkční úrovně na vysílací straně generují řídicí informace, které jsou analyzovány a zpracovávány na přijímací straně moduly stejné úrovně. Tato výměna podléhá sadě pravidel tzv protokolúroveň.

V roce 1983 zefektivnit principy interakce mezi zařízeními v datových sítích Mezinárodní organizace pro standardizaci (ISO, ISO) schválena jako mezinárodní standard 7patrový model pro architekturu komunikačních protokolů. Předpokládalo seže tento model by měl sloužit jako základ pro rozvoj mezinár standardy protokoly. Model se nazývá referenční model interakce otevřených systémů. WOS(norma ISO #7498, doporučení Mezinárodní telekomunikační unie ITU-T X.200). Vývojáři modelu věřili, že tento model a protokoly v něm vyvinuté ovládnou počítačovou komunikaci a nakonec vytlačí proprietární protokoly a konkurenční modely, jako je TCP/IP. Přestože se tak nestalo, v rámci modelu bylo vytvořeno mnoho užitečných protokolů. A v současnosti většina vývojářů a prodejců síťových zařízení definuje své produkty pomocí referenčního modelu OSI nebo OSI (Open System Interconnection).

Termín " otevřený systém" znamená možnost použití počítačů různých typů a tříd, s různým softwarem a hardwarem v síti. Hlavní je, že síťová zařízení používají otevřené (tedy známé, standardizované) datové formáty, interakční protokoly a rozhraní. To zaručuje možnost výměny informací mezi uživateli sítě bez ohledu na způsoby softwarové a hardwarové implementace použitých síťových zařízení. Taková síť je otevřená.

V souladu s modelem OSI je interakce uživatelských aplikačních procesů v síti rozdělena do 7 funkčních úrovní.

Funkční úrovně jsou číslovány zdola nahoru. Obrázek ukazuje názvy vrstev OSI a odpovídající protokoly vrstev.

Na straně převodovky projde blok přenášených dat dolů prostřednictvím všech funkčních úrovní odesílajícího počítače a na recepci- prochází zdola nahoru všemi funkčními úrovněmi příjemce.

Každá úroveň přenosu zpravidla přidává do bloku dat svou vlastní. záhlaví, který obsahuje servisní informace (adresování zpráv a řídicí funkce) pro moduly pracující na stejné funkční úrovni na přijímací straně.

Funkční úrovně 1-4 (fyzické - transportní) poskytují transportní služby pro doručení bloku dat z aplikačního procesu počítače - zdroje do aplikačního procesu počítače - příjemce informace.

Zavolá se paket přicházející ze sousední vyšší vrstvy protokolová datová jednotka tuto úroveň PDU (Protocol Data Unit). Například datový blok síťové vrstvy může obsahovat aktuální uživatelská aplikační procesní data (APD) a hlavičky "Set-....-Prik".

Když bitový tok přes síť dorazí na vstup síťového konektoru přijímajícího počítače, je přijat jeho fyzickou vrstvou, pak linková vrstva alokuje snímky v tomto toku a pak se datový blok postupně pohybuje nahoru přes funkční úrovně. . Každá vrstva analyzuje a zpracovává svou hlavičku, provádí potřebné funkce, odstraňuje hlavičku a předává zbývající datový blok protokolu horní sousední vrstvy.

Pravidla, která určují pořadí a formát zpráv vyměňovaných mezi síťovými komponentami (moduly, entitami) stejné funkční úrovně, ale fungujících v různých uzlech, se nazývají protokol vrstvy.

Hierarchicky organizovaný soubor protokolů dostatečný k organizaci interakce uzlů v síti se nazývá zásobník komunikačních protokolů.

Soubor pravidel pro interakci síťových prvků sousedních úrovní v rámci jednoho systému a hardware a software na hranici úrovní se nazývá rozhraní. Rozhraní jsou hardwarová (fyzická vrstva) a software (například transportní vrstva).

Sada vrstev a protokolů se nazývá síťová architektura.

Fyzický úroveň poskytuje přenos/příjem nestrukturovaného bitového toku na fyzickém médiu.

Úroveň určuje mechanické, elektrický A funkční parametry fyzické komunikace, to znamená, že popisuje proces předávání signálů přes přenosové médium mezi síťovými zařízeními. Na této úrovni se řeší otázky: kolik pinů by mělo být v síťovém konektoru a k čemu každý pin slouží, jaké signály se používají k přenosu bitů "1" a "0" v datové sekvenci, jaká by měla být modulační rychlost V(počet impulsů za sekundu), jak je navázáno a jak je přerušeno počáteční fyzické spojení, jak je přijímač synchronizován s příchozími signály.

Síťové zařízení – opakovač nebo rozbočovač(hub, repeater) plní pouze funkce fyzické vrstvy. Funkce rozbočovače jsou zesílení a přenos signálů. Hub má několik síťových konektorů (portů) pro připojení přenosového média (kabelu). Signál přijatý na vstupu jednoho z portů je posílán paralelně na všechny výstupní porty (kromě vstupního).

odvedeny úroveň (vrstva datového spojení). Datové spojení je část sítě, která zahrnuje dvě sousední síťová zařízení a fyzické spojení mezi nimi. Například počítač uživatele - komunikační linka UTP 5e kabel - switch.

Hlavní funkce protokolů spojové vrstvy jsou řízení toku dat na odkazu Řízení přístupu na přenosové médium ochrana z chyby.

Protokol spojové vrstvy v globální (regionální) síti Wide Area Network (WAN) poskytuje doručování rámců mezi sousední v síti uzly propojenými individuální komunikační linkou.

Protokol spojové vrstvy v místní síti Místní síť (LAN) může poskytovat doručování rámců mezi nimi žádný uzly této sítě, ale v moderních sítích jsou zapojeny protokoly vyšších úrovní - síťový a transportní.

Místní sítě původně postaven s použitím sdílené(sdílet) přenosová média. V současné době se na místech s bezdrátovým přístupem (např. WI-FI) používají techniky oddělení médií lokální sítě. Proto je linková vrstva LAN rozdělena na dvě podvrstvy (standardy IEEE 802.x):

LLC (Logical Link Control) - podúroveň řízení logického kanálu (interakce se síťovou vrstvou, řízení toku rámců, přenos rámců mezi pracovními stanicemi sítě v souladu s určitým postupem: 1) bez navázání logického spojení a bez potvrzení správného příjmu rámců; 2) s navázáním logického spojení, číslováním přenášených rámců a opětovným přenosem zkreslených rámců; 3) bez navázání logického spojení, ale s potvrzením.

· MAC (Media Access Control) - podúroveň řízení přístupu k médiím (implementace algoritmu přístupu k médiím, adresování síťových uzlů fyzickými (hardwarovými) adresami síťových karet, kontrola chyb přijatého rámce).

Síťová zařízení, která provádějí funkce linkové vrstvy - přepínač(switch SW), most(most) síťový adaptér(síťová karta) uzlu v lokální síti (NIC - Network Interface Card).

síť úroveň zodpovědný za organizaci trasa přenos paketů ve složité síti skládající se z mnoha segmentů (podsítí) a umožňuje pracovat v libovolné topologie sítě. Uvnitř segmentů lze využít zcela odlišné principy přenosu zpráv mezi koncovými uzly – počítači. Příkladem takové sítě je internet. Hlavní funkční jednotkou síťové vrstvy je router(směrovač). Router je vždy implementován softwarově, protokoly síťové vrstvy jsou obsaženy v síťovém operačním systému počítače.

Vytvořeno na úrovni sítě logický adresa podsítě k identifikaci skupiny počítačů. Tuto adresu přiděluje automaticky operační systém nebo správce systému.

Směrovače nevidí fyzické adresy používané linkovou vrstvou. Předávají informace na logické adresy podsítě.

router(R, router) rozhoduje, kam směrovat příchozí datové pakety na základě informací v záhlaví síťové vrstvy. Hlavička obsahuje síťovou adresu odesílatele a adresu příjemce, tzn. číselné identifikátory které vám umožní jednoznačně identifikovat zařízení v síti.

Router je podporován dvěma procesy. Jeden proces zpracovává příchozí pakety a vybírá pro ně odchozí linku (odchozí port) podle své směrovací tabulky. Druhý proces je zodpovědný za naplnění a aktualizaci směrovacích tabulek. Druhý proces funguje podle specifického algoritmu výběru trasy − směrovací algoritmus.

Směrovací algoritmy lze rozdělit do dvou hlavních tříd: adaptivní A maladaptivní.

Neadaptivní algoritmy (statické směrování) neberou v úvahu topologii a aktuální stav sítě a neměří provoz na komunikačních linkách. Seznam tras je předem načten do paměti routeru a při změně stavu sítě se nemění.

Adaptivní algoritmy (dynamické směrování) změnit rozhodnutí o volbě tras při změně topologie sítě a v závislosti na přetížení linek.

Směrovač (router) určuje optimální (nejlepší) cestu pro přenos paketu výpočtem kvantitativních ukazatelů, které jsou tzv. metriky. Obvykle je nejlepší cestou cesta s nejmenší metrikou.

Průchod paketu přes router je často označován jako náhle(hop) popř poskok.

Nejjednodušší algoritmy směrování určuje trasu na základě nejmenšího počtu tranzitních uzlů na cestě k cíli (algoritmy vektorů vzdálenosti DVA nebo směrování vektorů vzdálenosti, směrovací protokol RIP- směrovací informační protokol). Složitější algoritmy berou v úvahu několik ukazatelů, například celkové zpoždění přenosu paketů do cílového uzlu, propustnost komunikačních kanálů nebo peněžní náklady na komunikaci (protokol OSPF, algoritmy stavu spojení LSA, Dijkstrův algoritmus - nalezení nejlepšího trasa v grafu).

Hlavní výsledek práce s algoritmem směrování je vytvářet a udržovat směrovací tabulky, ve kterém jsou zaznamenány všechny informace o směrování.

Doprava úroveň ve skutečnosti odděluje uživatelskou aplikaci a tři nejvyšší vrstvy, které jsou za ni zodpovědné zpracování dat, z fyzických a funkčních vlastností komunikační sítě. hlavním úkolem transportní vrstva - zajistit spolehlivý a transparentní přenos dat mezi koncovými body (počítače uživatelů, počítač a server) prostřednictvím sítě.

Transportní vrstva by měla přinést kvalitní síťové připojení až do třídy spolehlivosti požadované aplikací.

Model OSI definuje 5 tříd služeb (služeb) poskytovaných transportní vrstvou. Vyznačují se naléhavostí, schopností obnovit přerušené spojení a co je nejdůležitější, detekcí a opravou chyb v přijatých paketech.

Mezi prostředky detekce a eliminace chyb transportními protokoly patří: přednavázání logického spojení, výpočet kontrolních součtů, číslování paketů (segmentů), nastavení doručovacích časovačů, opětovný přenos paketů po síti atd.

vrstva relaceřídí relace interakce mezi aplikačními procesy uživatelů. Na této úrovni se zjišťuje, která ze stran je právě aktivní, a je zajištěna synchronizace dialogu aplikačních procesů. Synchronizační nástroje umožňují organizovat kontrolní body v dlouhých přenosech tak, abyste se v případě selhání mohli vrátit k poslednímu kontrolnímu bodu, aniž by celý přenos dat začínal od začátku.

Reprezentativní úroveň nebo definuje prezentační vrstva syntax přenášených zpráv, tedy množiny abecedních znaků a způsobů jejich reprezentace ve formě binárních čísel (primárního kódu). Vrstva poskytuje proces pro vyjednávání různých kódování a může také provádět šifrování, dešifrování a kompresi dat.

Aplikační vrstva poskytuje přístup Pro aplikací uživateli síťové služby jako je přístup k souborům, přeposílání e-mailů, obsluha databázových dotazů. Úroveň je zodpovědná sémantika, tedy sémantický obsah zpráv vyměňovaných mezi vzdálenými aplikacemi.

Zařízení, které distribuuje informační toky v síti a plní funkce všech úrovní až po aplikační úroveň včetně, se nazývá Brána (brána).

Podobné informace.

Sada vrstvených protokolů, nebo jak se nazývá zásobník TCP/IP, je navržena pro použití v různých síťových prostředích. TCP/IP stack z hlediska systémové architektury odpovídá referenčnímu modelu OSI (Open Systems Interconnection) a umožňuje aplikacím a službám běžícím na téměř libovolné platformě, včetně Unixu, Windows, Macintosh a dalších, komunikovat po síti.

Rýže. 3.2

Implementace TCP/IP od společnosti Microsoft se řídí čtyřvrstvým modelem namísto sedmivrstvého modelu, jak je znázorněno na obrázku 2. 3.2. Model TCP/IP obsahuje více funkcí na vrstvu, což má za následek méně vrstev. V modelu jsou použity následující úrovně:

aplikační vrstva modelu TCP/IP odpovídá aplikačním, prezentačním a relačním vrstvám modelu OSI;

transportní vrstva modelu TCP/IP odpovídá transportní vrstvě modelu OSI;

internetová vrstva modelu TCP / IP plní stejné funkce jako síťová vrstva modelu OSI;

vrstva síťového rozhraní modelu TCP/IP odpovídá Linkové a fyzické vrstvě modelu OSI.

Aplikační úroveň

Prostřednictvím aplikační vrstvy modelu TCP/IP přistupují aplikace a služby k síti. Přístup k protokolům TCP / IP se provádí prostřednictvím dvou programových rozhraní (API - Application Programming Interface):

Zásuvky pro okna;

Windows Sockets Interface nebo také WinSock, jak se nazývá, je síťové programovací rozhraní navržené k usnadnění interoperability mezi různými aplikacemi TCP/IP a rodinami protokolů.

Rozhraní NetBIOS se používá pro komunikaci mezi procesy (IPC - Interposes Communications) služeb a aplikací Windows. NetBIOS plní tři hlavní funkce:

určení názvů NetBIOS;

NetBIOS Datagram Service;

Služba relace NetBIOS.

Tabulka 3.1 uvádí rodinu protokolů TCP/IP.

Tabulka 3.1

Transportní vrstva

Transportní vrstva TCP/IP je zodpovědná za vytvoření a udržování spojení mezi dvěma uzly. Hlavní funkce úrovně:

potvrzení o přijetí informace 4

řízení toku dat;

sekvenování a předávání paketů.

V závislosti na typu služby lze použít dva protokoly:

TCP (Transmission Control Protocol - protokol řízení přenosu);

UDP (User Datagram Protocol - uživatelský datagramový protokol).

TCP se obvykle používá, když aplikace potřebuje přenést velké množství informací a zajistit, aby data byla přijata do cíle včas. Aplikace a služby, které odesílají malé množství dat a nevyžadují potvrzení, používají UDP, což je protokol bez připojení.

Transmission Control Protocol (TCP)

Protokol TCP je zodpovědný za spolehlivý přenos dat z jednoho síťového uzlu do druhého. Vytváří relaci s připojením, jinými slovy virtuální kanál mezi počítači. Spojení se vytvoří ve třech krocích:

Klient požadující připojení odešle na server paket s uvedením čísla portu, který si klient přeje použít, a také ISN (Initial Sequence number) kód (specifické číslo).

Server odpoví paketem obsahujícím ISN serveru plus ISN klienta plus 1.

Klient musí potvrdit připojení vrácením ISN serveru plus 1.

Otevření připojení ve třech krocích stanoví číslo portu a také ISN klienta a serveru. Každý odeslaný paket TCP obsahuje čísla portů TCP odesílatele a příjemce, číslo fragmentu zpráv rozdělených na menší části a kontrolní součet, aby se zajistilo, že během přenosu nedošlo k žádným chybám.

User Datagram Protocol (UDP)

Na rozdíl od TCP UDP nenavazuje spojení. Protokol UDP je určen k odesílání malého množství dat bez navazování spojení a používají jej aplikace, které nepotřebují potvrzení o přijetí adresátem. UDP také používá čísla portů k identifikaci konkrétního procesu na zadané IP adrese. Porty UDP se však liší od portů TCP, a proto mohou používat stejná čísla portů jako TCP bez konfliktu mezi službami.

Internetová vrstva

Síťová vrstva je zodpovědná za směrování dat v rámci sítě a mezi různými sítěmi. Na této úrovni pracují směrovače, které závisí na použitém protokolu a používají se k odesílání paketů z jedné sítě (nebo jejího segmentu) do jiné (nebo jiného segmentu sítě). Zásobník TCP/IP používá na této úrovni protokol IP.

internetový protokol (IP)

Protokol IP zajišťuje výměnu datagramů mezi uzly sítě a je to protokol bez spojení, který využívá datagramy k odesílání dat z jedné sítě do druhé. Tento protokol neočekává přijetí potvrzení (ASK, Acknowledgment) odeslaných paketů z cílového uzlu. Potvrzení a také opakované přenosy paketů jsou prováděny protokoly a procesy fungujícími na vyšších úrovních modelu.

Mezi jeho funkce patří fragmentace datagramů a adresování v síti. Protokol IP poskytuje řídicí informace pro opětovné sestavení fragmentovaných datagramů. Hlavní funkcí protokolu je mezisíť a globální adresování. V závislosti na velikosti sítě, přes kterou bude datagram nebo paket směrován, se použije jedno ze tří schémat adresování.

Adresování v IP sítích

Každý počítač v sítích TCP/IP má tři úrovně adres: fyzickou (adresa MAC), síť (adresa IP) a symbolickou (název DNS).

Fyzická nebo místní adresa uzlu, určená technologií za sítí, ke které uzel patří. U uzlů v místních sítích se jedná o MAC adresu síťového adaptéru nebo portu routeru, například 11-A0-17-3D-BC-01. Tyto adresy přidělují výrobci hardwaru a jedná se o jedinečné adresy, protože jsou spravovány centrálně. Pro všechny stávající technologie MAC LAN má adresa formát 6 bajtů: horní 3 bajty jsou identifikátorem výrobce a spodní 3 bajty jsou výrobcem přiřazeny jednoznačně.

Síť nebo adresa IP sestávající ze 4 bajtů, například 109.26.17.100. Tato adresa se používá na síťové vrstvě. Přiděluje jej administrátor při konfiguraci počítačů a routerů. IP adresa se skládá ze dvou částí: čísla sítě a čísla hostitele. Síťové číslo může administrátor libovolně zvolit, případně přidělit na doporučení speciální divize Internetu (Network Information Center, NIC), pokud má síť fungovat jako integrální součást Internetu. Poskytovatelé internetových služeb obvykle získávají rozsahy adres od oddělení NIC a poté je distribuují svým odběratelům. Číslo hostitele v IP je přiděleno bez ohledu na místní adresu hostitele. Rozdělení IP adresy na pole čísla sítě a pole čísla hostitele je flexibilní a hranici mezi těmito poli lze nastavit libovolně. Uzel může patřit do několika IP sítí. V tomto případě musí mít uzel několik IP adres podle počtu síťových spojení. IP adresa necharakterizuje jeden počítač nebo router, ale jedno síťové připojení.

Symbolická adresa nebo název DNS, například SERV1.IBM.COM. Tato adresa je přidělena administrátorem a skládá se z několika částí, jako je název počítače, název organizace, název domény. Taková adresa se používá na aplikační úrovni, například v protokolech FTP nebo telnet.

Protokoly mapování adres ARP a RARP

K určení místní adresy z adresy IP se používá protokol ARP (Address Resolution Protocol). ARP funguje odlišně v závislosti na tom, který protokol linkové vrstvy v dané síti běží – protokol místní sítě (Ethernet, Token Ring, FDDI) s možností vysílat přístup současně do všech síťových uzlů, nebo protokol rozlehlé sítě (X. 25, frame relay), který obecně nepodporuje všesměrový přístup. Existuje také protokol, který řeší obrácený problém – nalezení IP adresy ze známé lokální adresy. Říká se mu reverzní ARP - RARP (Reverse Address Resolution Protocol) a používá se při spouštění bezdiskových stanic, které zpočátku neznají svou IP adresu, ale znají adresu svého síťového adaptéru.

V sítích LAN používá ARP k vyhledání hostitele s danou IP adresou v síti rámce vysílání protokolu linkové vrstvy.

Hostitel, který potřebuje namapovat IP adresu na místní adresu, vygeneruje požadavek ARP, připojí jej k rámci protokolu linkové vrstvy se známou IP adresou a požadavek odešle. Všechny uzly v místní síti obdrží požadavek ARP a porovnají tam uvedenou IP adresu se svou vlastní adresou. Pokud se shodují, uzel vygeneruje odpověď ARP, ve které uvede svou IP adresu a místní adresu, a odešle ji již směrovanou, protože odesílatel v požadavku ARP specifikuje svou lokální adresu. Požadavky a odpovědi ARP používají stejný formát paketů.

protokol ICMP

Protokol ICMP (Internet Control Message Protocol) používají IP a další protokoly na vysoké úrovni k odesílání a přijímání zpráv o stavu přenášených informací. Tento protokol se používá k řízení rychlosti přenosu informací mezi dvěma systémy. Pokud je směrovač spojující dva systémy přetížen provozem, může odeslat speciální chybovou zprávu ICMP, která zpomalí odesílání zprávy.

protokol IGMP

Hostitelé místní sítě používají k registraci do skupiny protokol IGMP (Internet Group Management Protocol). Informace o skupině jsou uchovávány na LAN routerech. Směrovače používají tyto informace k odesílání zpráv vícesměrového vysílání.

Skupinová zpráva, podobně jako vysílaná zpráva, se používá k odesílání dat do několika uzlů najednou.

Network Device Interface Specification - specifikace rozhraní síťového zařízení, softwarové rozhraní, které zajišťuje interakci mezi ovladači transportního protokolu a odpovídajícími ovladači síťového rozhraní. Umožňuje použití více protokolů, i když je nainstalována pouze jedna síťová karta.

Vrstva síťového rozhraní

Tato vrstva modelu TCP/IP je zodpovědná za distribuci IP datagramů. Spolupracuje s ARP k určení informací, které by měly být umístěny v záhlaví každého rámce. Na této vrstvě je pak vytvořen rámec vhodný pro typ používané sítě, jako je Ethernet, Token Ring nebo ATM, poté je do datové oblasti rámce umístěn IP datagram a je odeslán do sítě.

Otázky

Účel specifikace standardů IEEE802.

Která norma popisuje síťovou technologii Ethernet?

Která norma definuje úkoly správy logické vazby?

Jaká norma definuje mechanismy správy sítě?

Který standard popisuje síťovou technologii ArcNet?

Který standard popisuje síťovou technologii Token Ring?

Co je základní rozhraní vrstvy modelu OSI?

Co je základní protokol vrstvy modelu OSI?

Definujte zásobník protokolů.

Jaké jsou vrstvy zásobníků protokolů?

Vyjmenujte nejoblíbenější síťové protokoly.

Vyjmenujte nejoblíbenější transportní protokoly.

Vyjmenujte nejoblíbenější aplikační protokoly.

Seznam nejoblíbenějších zásobníků protokolů.

Účel rozhraní API soketu Windows a NetBIOS.

Jak se TCP liší od UDP?

Funkce protokolu IP.

Jaké jsou typy adresování v IP sítích?

Jaký protokol je potřeba k určení lokální adresy z IP adresy?

Jaký protokol je potřeba k překladu IP adresy z lokální adresy?

Jaký protokol se používá k ovládání internetových zpráv?

Přiřazení vrstvy síťového rozhraní zásobníku TCP/IP.

Tento článek se bude zabývat základy modelu TCP/IP. Pro lepší pochopení jsou popsány hlavní protokoly a služby. Hlavní věcí je nespěchat a snažit se porozumět každé věci postupně. Všechny jsou vzájemně propojené a bez pochopení jednoho těžko pochopíte druhé. Zde jsou uspořádány velmi povrchní informace, takže tento článek lze bezpečně nazvat "Zásobník protokolů TCP / IP pro figuríny." Mnoho věcí zde však není tak těžké pochopit, jak by se na první pohled mohlo zdát.

TCP/IP

Zásobník TCP/IP je síťový model pro přenos dat v síti; určuje pořadí, ve kterém zařízení interagují. Data vstupují do vrstvy datového spojení a jsou postupně zpracovány každou vrstvou výše. Zásobník je prezentován jako abstrakce, která vysvětluje principy zpracování a příjmu dat.

Zásobník síťových protokolů TCP/IP má 4 vrstvy:

1. Kanál (odkaz).
2. Síť (Internet).
3. Doprava (Doprava).
4. Aplikováno (Aplikace).

Aplikační vrstva

Aplikační vrstva umožňuje interakci mezi aplikací a ostatními vrstvami zásobníku protokolů, analyzuje a převádí příchozí informace do formátu vhodného pro software. Je nejblíže uživateli a přímo s ním komunikuje.

• HTTP;
• SMTP

Každý protokol definuje vlastní pořadí a zásady pro práci s daty.

HTTP (HyperText Transfer Protocol) je určen pro přenos dat. Odesílá například HTML dokumenty, které slouží jako základ webové stránky. Zjednodušeně je schéma práce prezentováno jako "klient - server". Klient odešle požadavek, server jej přijme, řádně zpracuje a vrátí konečný výsledek.

Slouží jako standard síťového přenosu souborů. Klient odešle požadavek na určitý soubor, server tento soubor vyhledá ve své databázi a pokud je úspěšně nalezen, odešle jej jako odpověď.

Slouží k odeslání e-mailu. Operace SMTP zahrnuje tři po sobě jdoucí kroky:

1. Určení adresy odesílatele. To je nutné pro vrácení dopisů.
2. Definice příjemce. Při zadávání více příjemců lze tento krok několikrát opakovat.
3. Určete obsah zprávy a odešlete. Data o typu zprávy jsou přenášena jako servisní informace. Pokud server potvrdí svou připravenost přijmout paket, pak je samotná transakce potvrzena.

Záhlaví

Hlavička obsahuje servisní data. Je důležité pochopit, že jsou určeny pouze pro určitou úroveň. To znamená, že jakmile je paket odeslán příjemci, bude tam zpracován podle stejného modelu, ale v opačném pořadí. Vnořená hlavička ponese speciální informace, které lze zpracovat pouze určitými způsoby.

Například záhlaví vnořené do transportní vrstvy může být zpracováno pouze transportní vrstvou na druhé straně. Ostatní to prostě budou ignorovat.

transportní vrstva

Na transportní vrstvě jsou přijaté informace zpracovány jako jedna jednotka bez ohledu na obsah. Přijaté zprávy se rozdělí na segmenty, přidá se k nim hlavička a to vše se odešle níže.

Protokoly přenosu dat:

Nejpoužívanější protokol. Je zodpovědný za garantovaný přenos dat. Při odesílání paketů je řízen jejich kontrolní součet, proces transakce. To znamená, že informace se dostanou „bezpečně a spolehlivě“ bez ohledu na podmínky.

UDP (User Datagram Protocol) je druhým nejpopulárnějším protokolem. Je také zodpovědný za přenos dat. Jeho charakteristický rys spočívá v jeho jednoduchosti. Pakety jsou jednoduše odesílány bez zvláštního přidružení.

TCP nebo UDP?

Každý z těchto protokolů má svůj vlastní rozsah. Je to logicky dáno vlastnostmi díla.

Hlavní výhodou UDP je jeho přenosová rychlost. TCP je komplexní protokol s mnoha kontrolami, zatímco UDP se zdá být jednodušší, a tedy rychlejší.

Nevýhodou je jednoduchost. Kvůli nedostatku kontrol není zaručena integrita dat. Informace se tedy jednoduše odešlou a veškeré kontroly a podobné manipulace zůstávají u aplikace.

UDP se používá například pro sledování videí. U video souboru není ztráta malého počtu segmentů kritická, zatímco rychlost stahování je nejdůležitějším faktorem.

Pokud však potřebujete posílat hesla nebo údaje o bankovních kartách, pak je nutnost použití TCP zřejmá. Ztráta i toho nejmenšího kousku dat může mít katastrofální následky. Rychlost v tomto případě není tak důležitá jako bezpečnost.

síťová vrstva

Síťová vrstva tvoří pakety z přijatých informací a přidává hlavičku. Nejdůležitějším údajem jsou IP a MAC adresy odesílatelů a příjemců.

IP-adresa (Internet Protocol address) - logická adresa zařízení. Obsahuje informace o umístění zařízení v síti. Příklad záznamu: .

MAC-address (Media Access Control address) - fyzická adresa zařízení. Slouží k identifikaci. Přiděleno síťovému zařízení ve fázi výroby. Reprezentováno jako šestibajtové číslo. Například: .

Síťová vrstva je zodpovědná za:

• Stanovení dodacích tras.
• Přenos paketů mezi sítěmi.
• Přidělování jedinečných adres.

Směrovače jsou zařízení síťové vrstvy. Připravují cestu mezi počítačem a serverem na základě přijatých dat.

Nejoblíbenějším protokolem této vrstvy je IP.

IP (Internet Protocol) je internetový protokol určený pro síťové adresování. Používá se k vytváření tras, po kterých se vyměňují pakety. Nemá žádné prostředky pro kontrolu a potvrzení integrity. Pro poskytování záruk doručení se používá TCP, který jako transportní protokol používá IP. Pochopení principů této transakce vysvětluje mnohé ze základů toho, jak zásobník protokolů TCP/IP funguje.

Typy IP adres

Sítě používají dva typy IP adres:

1. Veřejnost.
2. Soukromé.

Public (Public) se používají na internetu. Hlavním pravidlem je naprostá jedinečnost. Příkladem jejich použití jsou routery, z nichž každý má svou vlastní IP adresu pro interakci s internetem. Taková adresa se nazývá veřejná adresa.

Soukromé (Soukromé) se na internetu nepoužívají. V globální síti nejsou takové adresy jedinečné. Příkladem je lokální síť. Každému zařízení je v rámci sítě přiřazena jedinečná IP adresa.

Interakce s internetem probíhá prostřednictvím routeru, který, jak již bylo zmíněno výše, má svou vlastní veřejnou IP adresu. Všechny počítače připojené k routeru se tak objevují na internetu jménem jedné veřejné IP adresy.

IPv4

Nejpoužívanější verze internetového protokolu. Předchází IPv6. Formát záznamu jsou čtyři osmibitová čísla oddělená tečkami. Maska podsítě je označena znakem zlomku. Délka adresy je 32 bitů. V drtivé většině případů, když mluvíme o IP adrese, máme na mysli právě IPv4.

Formát záznamu: .

IPv6

Tato verze je určena k řešení problémů s předchozí verzí. Délka adresy je 128 bitů.

Hlavním problémem, který IPv6 řeší, je vyčerpání IPv4 adres. Předpoklady se začaly objevovat již na počátku 80. let. Přestože tento problém vstoupil do akutní fáze již v letech 2007-2009, zavádění IPv6 velmi pomalu „nabírá na obrátkách“.

Hlavní výhodou IPv6 je rychlejší připojení k internetu. Je to proto, že tato verze protokolu nevyžaduje překlad adres. Probíhá jednoduché směrování. To je méně nákladné, a proto je přístup k internetovým zdrojům poskytován rychleji než v IPv4.

Příklad záznamu: .

Existují tři typy adres IPv6:

1. Unicast.
2. anycast.
3. multicast.

Unicast je typ unicast IPv6. Po odeslání se paket dostane pouze na rozhraní umístěné na odpovídající adrese.

Anycast označuje vícesměrové adresy IPv6. Odeslaný paket se dostane na nejbližší síťové rozhraní. Používané pouze routery.

Multicast jsou multicast. To znamená, že odeslaný paket dorazí na všechna rozhraní ve skupině multicast. Na rozdíl od vysílání, které je „vysíláno všem“, multicast vysílá pouze určité skupině.

Maska podsítě

Maska podsítě odhaluje podsíť a číslo hostitele z adresy IP.

Například IP adresa má masku. V tomto případě bude formát záznamu vypadat takto. Číslo "24" je počet bitů v masce. Osm bitů se rovná jednomu oktetu, který lze také nazvat bajtem.

Podrobněji lze masku podsítě reprezentovat v binárním zápisu takto: . Má čtyři oktety a položka se skládá z „1“ a „0“. Pokud sečteme počet jednotek, dostaneme celkem „24“. Naštěstí počítání po jedničce není nutné, protože v jednom oktetu je 8 hodnot. Vidíme, že tři z nich jsou naplněny jednotkami, sečteme a dostaneme „24“.

Pokud mluvíme konkrétně o masce podsítě, pak v binární reprezentaci má v jednom oktetu buď jedničky, nebo nuly. V tomto případě je sekvence taková, že nejprve jdou bajty s jedničkami a teprve potom s nulami.

Vezměme si malý příklad. K dispozici je IP adresa a maska ​​podsítě. Počítáme a píšeme: . Nyní porovnáme masku s IP adresou. Ty oktety masky, ve kterých jsou všechny hodnoty rovny jedné (255), ponechávají své odpovídající oktety v IP adrese beze změny. Pokud je hodnota nula (0), pak se oktety v IP adrese také stanou nulami. V hodnotě adresy podsítě tedy dostaneme .

Podsíť a hostitel

Podsíť je zodpovědná za logické oddělení. Ve skutečnosti se jedná o zařízení, která využívají stejnou místní síť. Definováno rozsahem IP adres.

Host je adresa síťového rozhraní (síťové karty). Určeno z IP adresy pomocí masky. Například: . Protože první tři oktety jsou podsíť, . Toto je číslo hostitele.

Rozsah adres hostitelů je od 0 do 255. Číslo hostitele "0" je ve skutečnosti adresa samotné podsítě. A hostitel číslo "255" je hostitel vysílání.

Adresování

Pro adresování v zásobníku protokolu TCP/IP se používají tři typy adres:

1. Místní.
2. Síť.
3. Doménová jména.

MAC adresy se nazývají místní. Používají se pro adresování v LAN technologiích, jako je Ethernet. V kontextu TCP/IP "místní" znamená, že fungují pouze v rámci podsítě.

Síťová adresa v zásobníku protokolu TCP/IP je adresa IP. Při odeslání souboru se adresa příjemce načte z jeho hlavičky. Router se s ním naučí hostitelské číslo a podsíť a na základě těchto informací stanoví cestu ke koncovému uzlu.

Doménová jména jsou pro člověka čitelné adresy webových stránek na internetu. Webové servery na internetu jsou přístupné prostřednictvím veřejné IP adresy. Úspěšně ji zpracovávají počítače, ale lidem se zdá příliš nepohodlná. Aby se takovým komplikacím předešlo, používají se doménová jména, která se skládají z oblastí nazývaných „domény“. Jsou uspořádány v přísné hierarchii, shora dolů.

Doména první úrovně představuje specifické informace. Obecné (.org, .net) není omezeno žádnými striktními hranicemi. Opačná situace je s místními (.us, .ru). Obvykle jsou geograficky svázány.

Domény nižší úrovně jsou všechno ostatní. Může mít libovolnou velikost a obsahovat libovolný počet hodnot.

Například „www.test.quiz.sg“ je platný název domény, kde „sg“ je lokální doména první (nejvyšší) úrovně, „quiz.sg“ je doména druhé úrovně, „test.quiz.sg“ je doména třetí úrovně. Názvy domén mohou být také označovány jako názvy DNS.

Nastavuje shodu mezi názvy domén a veřejnou IP adresou. Při zadávání názvu domény do řetězce prohlížeče DNS zjistí odpovídající IP adresu a oznámí to zařízení. Zařízení to zpracuje a vrátí jako webovou stránku.

Linková vrstva

Na spojové vrstvě se určí vztah mezi zařízením a fyzickým přenosovým médiem, přidá se hlavička. Zodpovědný za kódování dat a přípravu rámců pro přenos přes fyzické médium. Na této úrovni fungují síťové přepínače.

Nejběžnější protokoly:

1. ethernet.
2. WLAN.

Ethernet je nejběžnější drátová technologie LAN.

WLAN - místní síť založená na bezdrátových technologiích. Zařízení spolupracují bez fyzického připojení kabelů. Příkladem nejběžnější metody je Wi-Fi.

Konfigurace TCP/IP pro použití statické adresy IPv4

Statická adresa IPv4 se přiděluje přímo v nastavení zařízení nebo automaticky při připojení k síti a je trvalá.

Chcete-li nakonfigurovat zásobník protokolů TCP / IP pro použití trvalé adresy IPv4, zadejte do konzoly příkaz ipconfig / all a vyhledejte následující údaje.

Konfigurace TCP/IP pro použití dynamické adresy IPv4

Dynamická adresa IPv4 se používá po určitou dobu, pronajímá se a poté se změní. Přiřazeno k zařízení automaticky po připojení k síti.

Chcete-li nakonfigurovat zásobník protokolů TCP / IP pro použití netrvalé adresy IP, musíte přejít do vlastností požadovaného připojení, otevřít vlastnosti IPv4 a zaškrtnout políčka, jak je uvedeno.

Metody přenosu dat

Data jsou přenášena prostřednictvím fyzického média třemi způsoby:

• simplexní.
• poloviční duplex.
• plny Duplex.

Simplex je jednosměrná komunikace. Přenos provádí pouze jedno zařízení, zatímco druhé pouze přijímá signál. Dá se říci, že informace jsou přenášeny pouze jedním směrem.

Příklady simplexní komunikace:

• televizní vysílání.
• Signál z GPS satelitů.

Half-duplex je obousměrná komunikace. V daném čase však může vysílat signál pouze jeden uzel. Při takové komunikaci nemohou dvě zařízení používat stejný kanál současně. Plnohodnotný může být fyzicky nemožný nebo může vést ke srážkám. Říká se, že se střetávají kvůli přenosovému médiu. Tento režim se používá při použití koaxiálního kabelu.

Příkladem poloduplexní komunikace je komunikace pomocí vysílačky na stejné frekvenci.

Full Duplex - plná obousměrná komunikace. Zařízení mohou vysílat a přijímat současně. Nejsou v rozporu s přenosovým médiem. Tento režim se používá při použití technologie Fast Ethernet a kroucené dvoulinky.

Příkladem plně duplexní komunikace je telefonní komunikace přes mobilní síť.

TCP/IP vs OSI

OSI model definuje principy přenosu dat. Vrstvy zásobníku protokolu TCP/IP přímo odpovídají tomuto modelu. Na rozdíl od čtyřvrstvého TCP / IP má 7 vrstev:

1. Fyzikální (Physical).
2. Kanál (datový odkaz).
3. Síť (Network).
4. Doprava (Doprava).
5. Relace (Relace).
6. Jednatel (Prezentace).
7. Aplikováno (Aplikace).

V tuto chvíli nemá cenu zabíhat do tohoto modelu hluboko, ale alespoň povrchní pochopení je nutné.

Aplikační vrstva v modelu TCP/IP odpovídá třem nejvyšším vrstvám OSI. Všechny pracují s aplikacemi, takže můžete jasně vysledovat logiku takové kombinace. Tato zobecněná struktura zásobníku protokolu TCP/IP usnadňuje pochopení abstrakce.

Transportní vrstva zůstává nezměněna. Provádí stejné funkce.

Síťová vrstva je také nezměněna. Plní úplně stejné úkoly.

Linková vrstva v TCP/IP odpovídá posledním dvěma vrstvám OSI. Linková vrstva vytváří protokoly pro přenos dat přes fyzické médium.

Fyzické představuje skutečné fyzické připojení - elektrické signály, konektory atd. V zásobníku protokolů TCP/IP bylo rozhodnuto spojit tyto dvě vrstvy do jedné, protože obě pracují s fyzickým médiem.