Стек протоколів TCP/IP. Основні характеристики

Прикладной уровень стека TCP/IP соответствует трем верхним уровням модели OSI:

прикладному, представления и сеансовому. Он объединяет сервисы, предоставляемые

системой пользовательским приложениям. За долгие годы применения в сетях различ-

ных стран и организаций стек TCP/IP накопил большое количество протоколов и служб

прикладного уровня. К ним относятся такие распространенные протоколы, как протокол

передачи файлов (File Transfer Protocol, FTP), протокол эмуляции терминала telnet, про-

стой протокол передачи почты (Simple Mail Transfer Protocol, SMTP), протокол передачи

гипертекста (Hypertext Transfer Protocol, HTTP) и многие другие. Протоколы прикладного

уровня развертываются на хостах1. Транспортный уровень стека TCP/IP может предоставлять вышележащему уровню два типа сервиса:

• гарантированную доставку обеспечивает протокол управления передачей (Transmission

Control Protocol, TCP);

• доставку по возможности, или с максимальными усилиями, обеспечивает протокол

пользовательских дейтаграмм (User Datagram Protocol, UDP).

Для того чтобы обеспечить надежную доставку данных, протокол TCP предусматривает

установление логического соединения, что позволяет ему нумеровать пакеты, подтверж-

дать их прием квитанциями, в случае потери организовывать повторные передачи, рас-

познавать и уничтожать дубликаты, доставлять прикладному уровню пакеты в том порядке,в котором они были отправлены. Благодаря этому протоколу объекты на хосте-отправителе и хосте-получателе могут поддерживать обмен данными в дуплексном режиме. TCP дает возможность без ошибок доставить сформированный на одном из компьютеров поток байтов на любой другой компьютер, входящий в составную сеть.

Второй протокол этого уровня, UDP, является простейшим дейтаграммным протоколом,

который используется тогда, когда задача надежного обмена данными либо вообще не

ставится, либо решается средствами более высокого уровня — прикладным уровнем или

пользовательскими приложениями. В функции протоколов TCP и UDP входит также исполнение роли связующего звена между прилегающими к транспортному уровню прикладным и сетевым уровнями. От прикладного протокола транспортный уровень принимает задание на передачу данных с тем или иным качеством прикладному уровню-получателю. Нижележащий сетевой уровень протоколы TCP и UDP рассматривают как своего рода инструмент, не очень надежный, но способный перемещать пакет в свободном и рискованном путешествии по составной сети. Программные модули, реализующие протоколы TCP и UDP, подобно модулям протоколов прикладного уровня, устанавливаются на хостах. Сетевой уровень, называемый также уровнем Интернета, является стержнем всей архитектуры TCP/IP. Именно этот уровень, функции которого соответствуют сетевому уровню модели OSI, обеспечивает перемещение пакетов в пределах составной сети, образованной объединением нескольких подсетей. Протоколы сетевого уровня поддерживают интерфейс с вышележащим транспортным уровнем, получая от него запросы на передачу данных по составной сети, а также с нижележащим уровнем сетевых интерфейсов, о функциях которого мы расскажем далее. Основным протоколом сетевого уровня является межсетевой протокол (Internet Protocol, IP). В его задачу входит продвижение пакета между сетями — от одного маршрутизатора к другому до тех пор, пока пакет не попадет в сеть назначения. В отличие от протоколов прикладного и транспортного уровней, протокол IP развертывается не только на хостах, но и на всех маршрутизаторах (шлюзах). Протокол IP — это дейтаграммный протокол, работающий без установления соединений по принципу доставки с максимальными усилиями. Такой тип сетевого сервиса называют также «ненадежным». К сетевому уровню TCP/IP часто относят протоколы, выполняющие вспомогательные функции по отношению к IP. У нижнего уровня стека TCP/IP задача существенно проще — он отвечает только за орга-

низацию взаимодействия с подсетями разных технологий, входящими в составную сеть.

TCP/IP рассматривает любую подсеть, входящую в составную сеть, как средство транс-

портировки пакетов между двумя соседними маршрутизаторами. Задачу организации интерфейса между технологией TCP/IP и любой другой технологией промежуточной сети упрощенно можно свести к двум задачам: • упаковка (инкапсуляция) IP-пакета в единицу передаваемых данных промежуточной сети;• преобразование сетевых адресов в адреса технологии данной промежуточной сети.