Mihin IP-protokolla on tarkoitettu? Osoitteiden käytön periaatteet protokollapinossa. Esimerkki solmun vuorovaikutuksesta IP-protokollaa käyttäen

IP-osoitteet (Internet-protokollan versio 4, Internet-protokollan versio 4) - edustavat pääasiallisia käytettyjä osoitteita verkon tasolla OSI-malli, pakettien välittämiseen verkkojen välillä. IP-osoitteet koostuvat neljästä tavusta, esimerkiksi 192.168.100.111.

IP-osoitteiden antaminen isännille suoritetaan:

• manuaalisesti, konfiguroituna Järjestelmänvalvoja tietokoneverkkoa luotaessa;
• automaattisesti, käyttämällä erityisiä protokollia (erityisesti käyttämällä DHCP-protokollaa - Dynamic Host Configuration Protocol, dynaamiset asetukset isännät).

IPv4-protokolla kehitettiin syyskuussa 1981.

IPv4-protokolla toimii TCP/IP-protokollapinon verkko (verkko) tasolla. Protokollan päätehtävänä on siirtää datalohkoja (datagrammeja) lähettävältä isännältä kohdeisäntään, jossa lähettäjät ja vastaanottajat ovat tietokoneita, jotka yksilöidään kiinteäpituisilla osoitteilla (IP-osoitteilla). Lisäksi Internet Protocol IP suorittaa tarvittaessa lähetettyjen datagrammien fragmentoinnin ja keräämisen tiedonsiirtoa varten muiden verkkojen kautta pienemmillä paketeilla.

IP-protokollan haittana on protokollan epäluotettavuus, eli yhteyttä ei muodosteta ennen lähetyksen alkua, mikä tarkoittaa, että pakettien toimitusta ei vahvisteta, vastaanotettujen tietojen oikeellisuutta ei valvota (käyttäen tarkistussumma) ja kuittaustoimintoa ei suoriteta (palvelusanomien vaihto solmun -kohde ja sen valmius vastaanottaa paketteja kanssa).

IP-protokolla lähettää ja käsittelee jokaisen datagrammin itsenäisenä tietona, toisin sanoen ilman muita yhteyksiä muihin datagrammeihin globaalissa Internetissä.

Kun datagrammi on lähetetty IP:n kautta verkkoon, lisätoimia lähettäjä ei hallitse millään tavalla tämän datagrammin kanssa. Osoittautuu, että jos datagrammia ei jostain syystä voida siirtää verkon kautta eteenpäin, se tuhoutuu. Vaikka datagrammin tuhonneella solmulla on mahdollisuus ilmoittaa epäonnistumisen syy lähettäjälle, palautusosoite(erityisesti käyttämällä ICMP-protokollaa). Tietojen toimittamisen takuu on määritetty korkeamman tason protokollille ( kuljetuskerros), jotka on varustettu tätä varten erityisillä mekanismeilla (TCP-protokolla).

Kuten tiedät, reitittimet toimivat OSI-mallin verkkokerroksessa. Siksi yksi IP-protokollan perustehtävistä on datagrammien reitityksen toteuttaminen eli datagrammien optimaalisen polun määrittäminen (reititysalgoritmeja käyttäen) verkon lähettävästä solmusta mihin tahansa muuhun verkon solmuun perustuen IP-osoite.

Missä tahansa verkkosolmussa, joka vastaanottaa datagrammin verkosta, näyttää tältä:

IP-otsikon muoto

IP-pakettien version 4 rakenne on esitetty kuvassa

• Versio - IPv4:lle kentän arvon tulee olla 4.
• IHL - (Internet Header Length) IP-paketin otsikon pituus 32-bittisinä sanoina (dword). Tämä kenttä osoittaa datalohkon alun paketissa. Minimi oikea arvo tällä alalla se on 5.
• Palvelutyyppi (TOS-lyhenne) - tavu, joka sisältää joukon kriteerejä, jotka määrittävät IP-pakettien palvelutyypin, kuten kuvassa.

Palvelun kuvaus tavu bitiltä:

• 0-2 - tämän IP-segmentin prioriteetti (ennensijaisuus).
• 3 - vaatimus IP-segmentin lähetyksen viiveelle (0 - normaali, 1 - pieni viive)
• 4 - reitin läpimenovaatimus, jota pitkin IP-segmentti tulee lähettää (0 - alhainen, 1 - korkea suorituskyky)
• 5 - IP-segmentin lähetyksen luotettavuuden (luotettavuuden) vaatimus (0 - normaali, 1 - korkea luotettavuus)
• 6-7 - ECN - eksplisiittinen viiveviesti (IP-vuon ohjaus).
• Paketin pituus – Paketin pituus okteteina, mukaan lukien otsikko ja tiedot. Tämän kentän kelvollinen vähimmäisarvo on 20, suurin on 65535.
• Tunniste on paketin lähettäjän antama arvo, jonka tarkoituksena on määrittää oikea fragmenttien järjestys pakettia koottaessa. Fragmentoidussa paketissa kaikilla fragmenteilla on sama ID.
• 3 lippubittiä. Ensimmäisen bitin on aina oltava yhtä suuri kuin nolla, toinen bitti DF (älä fragmentoi) määrittää, voidaanko paketti fragmentoida ja kolmas bitti MF (enemmän fragmentteja) osoittaa, onko tämä paketti viimeinen pakettiketjussa.
• Fragmentin siirtymä on arvo, joka määrittää fragmentin sijainnin tietovirrassa. Siirtymä määritellään kahdeksan tavun lohkon määrällä, joten tämä arvo vaatii kertomisen 8:lla, jotta se muunnetaan tavuiksi.
• Time to Live (TTL) on reitittimien määrä, jonka tämän paketin on läpäistävä. Kun reititin ohittaa, tämä luku pienenee yhdellä. Jos tämän kentän arvo on nolla, niin paketti TÄYTYY hylätä ja Time Exceeded -viesti (ICMP-koodi 11 tyyppi 0) voidaan lähettää paketin lähettäjälle.
• Protokolla - Internet-protokollan tunniste seuraava taso ilmaisee, mitä protokollatietoja paketti sisältää, kuten TCP tai ICMP.
• Otsikon tarkistussumma - laskettu RFC 1071:n mukaan

Siepattu IPv4-paketti Wireshark Snifferin avulla:

IP-pakettien pirstoutuminen

Paketin tiellä lähettäjältä vastaanottajalle voi olla paikallisia ja globaaleja verkkoja eri tyyppejä linkkikerroksen kehysten tietokenttien sallitut eri kokoiset (Maximum Transfer Unit - MTU). Ethernet-verkot voivat siis lähettää jopa 1500 tavua dataa kuljettavia kehyksiä, X.25-verkoille on ominaista 128 tavun kehysdatakentän koko, FDDI-verkot voivat lähettää 4500 tavun kehyksiä ja muilla verkoilla on omat rajoituksensa. IP-protokolla pystyy lähettämään datagrammeja, joiden pituus on suurempi kuin väliverkon MTU, johtuen pirstoutumisesta - hajottaa "suuri paketti" useisiin osiin (fragmentteihin), joiden kunkin koko tyydyttää väliverkon . Kun kaikki fragmentit on lähetetty väliverkon kautta, IP-protokollamoduuli kokoaa ne uudelleen vastaanottavassa solmussa takaisin " iso paketti" Huomaa, että vain vastaanottaja, ei mikään välireititin, kokoaa paketin fragmenteista. Reitittimet voivat vain pilkkoa paketteja, eivät koota niitä uudelleen. Tämä johtuu siitä, että saman paketin eri fragmentit eivät välttämättä kulje samojen reitittimien kautta.

Jotta eri pakettien fragmentteja ei sekoitettaisi, käytetään Identification-kenttää, jonka arvon tulee olla sama kaikille yhden paketin fragmenteille eikä sitä saa toistaa eri pakettien kohdalla ennen kuin molempien pakettien käyttöikä on umpeutunut. Pakettidataa jaettaessa kaikkien fragmenttien koon viimeistä lukuun ottamatta on oltava 8 tavun kerrannainen. Näin voit varata vähemmän tilaa otsikossa Fragment offset -kenttään.

Lisää fragmentteja -kentän toinen bitti, jos yhtä suuri kuin yksi, osoittaa, että tämä fragmentti ei ole viimeinen paketissa. Jos paketti lähetetään ilman pirstoutumista, "More fragments" -lippu asetetaan arvoon 0 ja Fragment Offset -kenttä täytetään nollalla bitillä.

Jos Flags-kentän ensimmäinen bitti (Don’t fragment) on yhtä suuri kuin yksi, paketin pirstoutuminen on kielletty. Jos tämä paketti lähetettäisiin verkon kautta, jossa on riittämätön MTU, reititin pakotetaan hylkäämään se (ja raportoimaan tästä lähettäjälle ICMP:n kautta). Tätä lippua käytetään tapauksissa, joissa lähettäjä tietää, että vastaanottajalla ei ole tarpeeksi resursseja rekonstruoida paketteja fragmenteista.

Kaikki IP-osoitteet voidaan jakaa kahteen loogiseen osaan - verkkonumeroihin ja verkkosolmunumeroihin (isäntänumero). Sen määrittämiseksi, mikä osa IP-osoitteesta kuuluu verkkonumeroon ja mikä osa isäntänumeroon, määritetään osoitteen ensimmäisten bittien arvojen perusteella. Lisäksi IP-osoitteen ensimmäisiä bittejä käytetään määrittämään, mihin luokkaan tietty IP-osoite kuuluu.

Kuvassa näkyy eri luokkien IP-osoitteiden rakenne.

Jos osoite alkaa nollalla, niin verkko luokitellaan luokkaan A ja verkon numero vie yhden tavun, loput 3 tavua tulkitaan verkon solmunumeroksi. Luokan A verkkojen numerot vaihtelevat 1 - 126. (Numeroa 0 ei käytetä, ja numero 127 on varattu erityistarkoituksiin, kuten jäljempänä selostetaan.) Luokan A verkkoja on vähän, mutta solmujen määrä niissä voi olla jopa 2 24, eli 16 777 216 solmua.

Jos osoitteen kaksi ensimmäistä bittiä ovat 10, niin verkko kuuluu luokkaan B. Luokan B verkoissa verkkonumerolle ja solmunumerolle varataan 16 bittiä eli 2 tavua. Luokan B verkko on siis keskikokoinen verkko, jonka solmujen enimmäismäärä on 2 16, mikä on 65 536 solmua.

Jos osoite alkaa sekvenssillä 110, tämä on luokan C verkko. Tässä tapauksessa verkkonumerolle on varattu 24 bittiä ja solmun numerolle 8 bittiä. Tämän luokan verkot ovat yleisimmät solmujen lukumäärä niissä on rajoitettu 2 8:aan, eli 256 solmuun.

Jos osoite alkaa sekvenssillä 1110, se on luokan D osoite ja tarkoittaa erityistä monilähetysosoitetta. Jos paketti sisältää D-luokan osoitteen kohdeosoitteena, kaikkien solmujen, joille tämä osoite on osoitettu, on vastaanotettava tällainen paketti.

Jos osoite alkaa sekvenssillä 11110, tämä tarkoittaa, että tämä osoite kuuluu luokkaan E. Tämän luokan osoitteet on varattu tulevaa käyttöä varten.

Taulukossa näkyvät verkkonumeroiden alueet ja enimmäismäärä kutakin verkkoluokkaa vastaavat solmut.

Suuret verkot saavat luokan A osoitteita, keskikokoiset verkot saavat luokan B osoitteita ja pienet verkot luokan C osoitteita.

Maskien käyttäminen IP-osoitteissa

Tietyn IP-osoitteiden määrän saamiseksi yrityksiä pyydettiin täyttämään rekisteröintilomake, jossa luetellaan tietokoneiden nykyinen määrä ja määrän suunniteltu lisäys. tietokoneita ja sen seurauksena yritykselle annettiin IP-osoitteiden luokka: A, B, C rekisteröintilomakkeessa määritetyistä tiedoista riippuen.

Tämä IP-osoitealueiden myöntämismekanismi toimi normaalisti, mikä johtui siitä, että aluksi organisaatioilla oli pieni määrä tietokoneita ja vastaavasti pieniä tietokoneverkkoja. Mutta Internetin ja verkkoteknologioiden nopean kasvun vuoksi kuvattu lähestymistapa IP-osoitteiden jakeluun alkoi tuottaa epäonnistumisia, jotka liittyvät pääasiassa luokan "B" verkkoihin. Organisaatioiden, joissa tietokoneiden määrä ei ylittänyt useita satoja (esimerkiksi 500) olikin rekisteröitävä itselleen kokonainen B-luokan verkko (koska luokka C on vain 254 tietokoneelle ja luokka B on tarkoitettu 65534). Minkä takia käytettävissä olevista verkoista luokka "B" ei yksinkertaisesti riittänyt, mutta samaan aikaan suuri määrä IP-osoitteita meni hukkaan.

Perinteinen IP-osoitteen jakaminen verkkonumeroon (NetID) ja isäntänumeroon (HostID) perustuu luokan käsitteeseen, joka määräytyy osoitteen muutaman ensimmäisen bitin arvojen perusteella. Juuri siksi, että osoitteen 185.23.44.206 ensimmäinen tavu on alueella 128-191, voimme sanoa tämän osoitteen kuuluvan luokkaan B, mikä tarkoittaa, että verkon numero on kaksi ensimmäistä tavua täydennettynä kahdella nollatavulla - 185.23.0.0 ja numerosolmu - 0.0.44.206.

Entä jos käyttäisimme jotain muuta ominaisuutta, jolla voitaisiin joustavammin asettaa raja verkkonumeron ja solmun numeron välille? Maskeja käytetään nykyään laajalti sellaisena merkkinä.

Naamio- tämä on numero, jota käytetään yhdessä IP-osoitteen kanssa; Binaarimaskimerkintä sisältää bittejä, jotka tulisi tulkita IP-osoitteen verkkonumeroksi. Koska verkkonumero on kiinteä osa osoitetta, myös maskissa olevien numeroiden tulee edustaa jatkuvaa sarjaa.

varten vakioluokat verkkomaskeilla on seuraavat merkitykset:

• luokka A - 11111111.00000000.00000000.00000000 (255.0.0.0);
• luokka B - 11111111. 11111111. 00000000. 00000000 (255.255.0.0);
• luokka C - 11111111. 11111111.11111111. 00000000 (255.255.255.0).

Varustamalla jokaiselle IP-osoitteelle maski, voit luopua osoiteluokkien käsitteestä ja tehdä osoitejärjestelmästä joustavamman. Jos esimerkiksi yllä käsitelty osoite 185.23.44.206 liittyy maskiin 255.255.255.0, verkkonumero on 185.23.44.0 eikä luokkajärjestelmän määrittelemä 185.23.0.0.

Verkon numeron ja solmun numeron laskeminen maskin avulla:

Maskeissa ykkösten lukumäärän verkkonumeron rajan määrittävässä sekvenssissä ei tarvitse olla 8:n kerrannainen, jotta osoitteen jakaminen tavuiksi toistuisi. Oletetaan esimerkiksi IP-osoitteelle 129.64.134.5 maski 255.255.128.0, eli binäärimuodossa:

• IP-osoite 129.64.134.5 - 10000001. 01000000.10000110. 00000101
• Naamio 255.255.128.0 - 11111111.11111111.10000000. 00000000

Jos jätät maskin huomioimatta, osoite 129.64.134.5 kuuluu luokkajärjestelmän mukaisesti luokkaan B, mikä tarkoittaa, että verkon numero on 2 ensimmäistä tavua - 129.64.0.0 ja solmun numero on 0.0.134.5.

Jos käytät maskia verkkonumeron rajan määrittämiseen, niin 17 peräkkäistä yksikköä maskissa, "päällekkäin" (looginen kertolasku) IP-osoitteessa, määrittää numeron verkkonumeroksi binäärilausekkeessa:

tai sisään desimaalimuoto merkinnät - verkon numero on 129.64.128.0 ja isäntänumero on 0.0.6.5.

Maskin merkinnöistä on myös lyhyt versio nimeltään etuliite tai lyhyt naamio. Erityisesti verkko 80.255.147.32 maskilla 255.255.255.252 voidaan kirjoittaa muodossa 80.255.147.32/30, jossa "/30" osoittaa maskissa olevien binääriyksiköiden lukumäärän eli kolmekymmentä binääriyksikköä (vasemmalta laskettuna). oikealle).

Selvyyden vuoksi taulukko näyttää etuliitteen ja maskin välisen vastaavuuden:

Maskimekanismi on laajalle levinnyt IP-reitityksessä, ja maskeja voidaan käyttää moniin tarkoituksiin. Heidän avullaan järjestelmänvalvoja voi jäsentää verkkoaan vaatimatta palveluntarjoajalta lisänumeroita verkkoja. Saman mekanismin perusteella palveluntarjoajat voivat yhdistää useiden verkkojen osoiteavaruuksia ottamalla käyttöön ns. etuliitteet"pienentääkseen reititystaulukoiden kokoa ja lisätäkseen siten reitittimien suorituskykyä. Lisäksi maskin kirjoittaminen etuliitteeksi on paljon lyhyempää.

Erityiset IP-osoitteet

IP-protokollalla on useita käytäntöjä IP-osoitteiden tulkitsemiseksi eri tavalla:

• 0.0.0.0 - edustaa oletusyhdyskäytävän osoitetta, ts. sen tietokoneen osoite, johon tietopaketit tulee lähettää, jos ne eivät löydä vastaanottajaa paikallinen verkko(reititystaulukko);
• 255.255.255.255 – lähetysosoite. Tähän osoitteeseen lähetetyt viestit vastaanottavat kaikki paikallisverkon solmut, jotka sisältävät viestin lähteenä olevan tietokoneen (se ei välity muihin paikallisiin verkkoihin);
• "Verkkonumero." "kaikki nollat" - verkko-osoite (esimerkiksi 192.168.10.0);
• "Kaikki nollat." "solmun numero" - tämän verkon solmu (esimerkiksi 0.0.0.23). Voidaan käyttää viestien lähettämiseen tietylle solmulle paikallisessa verkossa;
• Jos kohdesolmun numerokentässä on vain yksi, niin paketti, jolla on tällainen osoite, lähetetään kaikille verkon solmuille, joilla on annettu verkkonumero. Esimerkiksi paketti, jonka osoite on 192.190.21.255, toimitetaan kaikille verkon 192.190.21.0 solmuille. Tämän tyyppistä postitusta kutsutaan ns yleislähetysviesti(lähettää). Osoitetta tehtäessä on otettava huomioon rajoitukset, jotka joidenkin IP-osoitteiden erityistarkoitus aiheuttaa. Siten verkon numero tai solmun numero eivät voi koostua vain binäärisistä ykkösistä tai vain binaarisista nollia. Seuraa, että enimmäismäärä Jokaisen luokan verkkojen taulukossa annettuja solmuja tulisi käytännössä vähentää 2:lla. Esimerkiksi luokan C verkoissa solmunumerolle on varattu 8 bittiä, jolloin voidaan asettaa 256 numeroa: 0 - 255. Käytännössä verkkoluokan C solmujen enimmäismäärä ei saa ylittää 254:ää, koska osoitteilla 0 ja 255 on erityinen tarkoitus. Samoista näkökohdista seuraa, että päätesolmulla ei voi olla osoitetta, kuten 98.255.255.255, koska tämän luokan A osoitteen solmunumero koostuu vain binäärisistä osoitteista.
• IP-osoitteella on erityinen merkitys, jonka ensimmäinen oktetti on 127.x.x.x. Sitä käytetään testaamaan ohjelmia ja prosessoimaan vuorovaikutuksia saman koneen sisällä. Kun ohjelma lähettää tietoja IP-osoitteeseen 127.0.0.1, muodostuu "silmukka". Tietoja ei siirretä verkon yli, vaan se palautetaan ylemmän tason moduuleille juuri vastaanotettuna. Siksi IP-verkossa on kiellettyä antaa IP-osoitteita koneille, jotka alkavat numerolla 127. Tätä osoitetta kutsutaan takaisinkytkentäiseksi. Voit määrittää osoitteen 127.0.0.0 sisäinen verkko solmun reititysmoduuli ja osoite 127.0.0.1 - tämän moduulin osoitteeseen sisäisessä verkossa. Itse asiassa mikä tahansa verkko-osoite 127.0.0.0 osoittaa sen reititysmoduulin, ei vain 127.0.0.1, esimerkiksi 127.0.0.3.

IP-protokollalla ei ole yleislähetyksen käsitettä siinä mielessä, että sitä käytetään paikallisten verkkojen linkkikerroksen protokollissa, jolloin data on toimitettava ehdottomasti kaikkiin solmuihin. Sekä rajoitetulla yleislähetys-IP-osoitteella että yleislähetys-IP-osoitteella on Internet-etenemisrajat - ne rajoittuvat joko verkkoon, johon paketin lähdeisäntä kuuluu, tai verkkoon, jonka numero on määritetty kohdeosoitteessa. Siksi verkon jakaminen osiin reitittimien avulla lokalisoi lähetysmyrskyn johonkin komponenttiin jaettu verkko osia yksinkertaisesti siksi, että pakettia ei ole mahdollista osoittaa samanaikaisesti kaikille solmuille yhdistelmäverkon kaikissa verkoissa.

IP-osoitteet, joita käytetään paikallisissa verkoissa

Kaikki Internetissä käytettävät osoitteet on rekisteröitävä, mikä takaa niiden ainutlaatuisuuden maailmanlaajuisesti. Näitä osoitteita kutsutaan todellisiksi tai julkisiksi IP-osoitteiksi.

Paikallisissa verkoissa, jotka eivät ole yhteydessä Internetiin, IP-osoitteiden rekisteröintiä ei tietenkään vaadita, koska periaatteessa tässä voidaan käyttää kaikkia mahdollisia osoitteita. Kuitenkin, jotta vältetään ristiriitojen mahdollisuus, kun tällainen verkko yhdistetään myöhemmin Internetiin, on suositeltavaa käyttää vain seuraavia ns. yksityisiä IP-osoitteita paikallisissa verkoissa (näitä osoitteita ei ole Internetissä ja niitä ei voi käyttää siellä), esitetään taulukossa.

Johdanto. 1

OSI 2 -referenssimalli

TCP/IP-mallin anatomia. 4

Sovelluskerros . 4

Isäntien välinen taso . 4

Internet-kerros . 4

Verkon käyttöoikeustaso . 5

TCP/IP:n edut. 5

Tasot ja protokollat TCP / IP . 6

TCP/IP malli. 6

TCP/IP-protokollaperhe. 6

IP-protokolla. 7

Pöytäkirjan tavoitteet IP . 8

TCP-protokolla. 8

TCP-protokollan tavoitteet . 8

UDP-protokolla. 8

Pöytäkirjan tavoitteet UDP . 9

Maailmanlaajuinen Web. 14

Johtopäätös. 17

Sovellus. 19

Luettelo käytetystä kirjallisuudesta... 20

Johdanto

Yleisesti termi TCP/IP viittaa kokonaiseen protokollaperheeseen: TCP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) luotettavaan tiedonsiirtoon, UDP (User Datagram Protocol) takaamattomaan toimitukseen, IP (Internet Protocol) ja muu sovellus. palvelut.

TCP/IP on avoin tiedonsiirtoprotokolla. Avoimuus tarkoittaa, että se mahdollistaa viestinnän minkä tahansa laiteyhdistelmän välillä riippumatta siitä, kuinka erilaisia ​​ne ovat fyysisellä tasolla.

Kiitokset TCP-protokolla/IP Internetistä tuli mitä se on tänään. Tämän seurauksena Internet on mullistanut tapamme elää ja työskennellä lähes yhtä paljon kuin painokone, sähkö ja tietokone. Ilman suosittuja protokollia ja palveluita - kuten HTTP, SMTP ja FTP - Internet olisi yksinkertaisesti iso määrä tietokoneet sidottu hyödyttömään sotkuun.

TCP/IP-protokolla on kaikkialla käytössä. Tämä on protokollaperhe, jonka avulla kuka tahansa, jolla on tietokone, modeemi ja sopimus Internet-palveluntarjoajan kanssa, voi käyttää tietoja kaikkialla Internetissä. AOL Instant Messengerin ja ICQ:n (joiden myös AOL omistaa) käyttäjät vastaanottavat ja lähettävät yli 750 miljoonaa viestiä päivässä.

TCP/IP on syy siihen, että päivittäin suoritetaan miljoonia tapahtumia – ehkä miljardeja, koska Internet ei rajoitu sähköpostiin ja viestien lähettämiseen. Lisäksi TCP/IP ei aio luopua asemastaan ​​lähitulevaisuudessa. Tämä on vakaa, hyvin kehittynyt ja melko täydellinen protokollaperhe.

Hänen kurssityötä Kuvaan yleiskatsauksen TCP/IP-protokollaperheestä, niiden toiminnan ja tehtävien perusperiaatteet sekä lyhyen World Wide Webin ja HTTP:n historian.

OSI-referenssimalli

Kansainvälinen standardointijärjestö (ISO) on kehittänyt yhteentoimivuuden vertailumallin avoimet järjestelmät(OSI, Open Systems Interconnection) vuosina 1978/1979 avoimen yhteenliittämisen helpottamiseksi tietokonejärjestelmät. Avoin on yhteentoimivuus, jota voidaan tukea heterogeenisissä ympäristöissä, jotka sisältävät eri valmistajien järjestelmiä. OSI-malli muodostaa maailmanlaajuisen standardin, joka määrittää toiminnallisten kerrosten koostumuksen tietokoneiden välistä avointa viestintää varten.

On huomattava, että malli onnistui saavuttamaan alkuperäiset tavoitteensa niin hyvin, että tällä hetkellä sen ansioista ei käytännössä keskustella. Aiemmin suljettua, integroitua lähestymistapaa ei enää käytetä käytännössä, avoin viestintä on pakollista. Kummallista kyllä, vain harvat tuotteet ovat täysin OSI-standardin mukaisia. Sen sijaan kerrostettu perusrakenne mukautetaan usein uusiin standardeihin. OSI-referenssimalli on kuitenkin edelleen arvokas työkalu verkon toiminnan osoittamiseen.

Viitemalli TCP / IP

Toisin kuin OSI-viitemalli, TCP/IP-malli keskittyy enemmän tarjoamiseen verkkovuorovaikutuksia toiminnallisten tasojen jäykkä jako. Tätä tarkoitusta varten se tunnustaa toimintojen hierarkkisen rakenteen tärkeyden, mutta tarjoaa protokollasuunnittelijoille riittävän joustavuuden toteutuksessa. Vastaavasti OSI-referenssimalli soveltuu paljon paremmin selittämään tietokoneiden välisen viestinnän mekaniikkaa, mutta TCP/IP:stä on tullut ensisijainen Internetworking-protokolla.

TCP/IP-referenssimallin joustavuus OSI-referenssimalliin verrattuna on havainnollistettu kuvassa.

TCP/IP-mallin anatomia

TCP/IP-protokollapino koostuu neljästä toiminnallisesta kerroksesta: sovellus-, isäntä-isäntä-, verkko- ja verkkokäyttökerrokset.

Sovelluskerros

Sovelluskerros sisältää etäkäyttöprotokollia ja jakaminen resursseja. Tutut sovellukset - kuten Telnet, FTP, SMTP, HTTP ja monet muut - toimivat tällä tasolla ja riippuvat hierarkian alempien tasojen toimivuudesta. Kaikki IP-verkkoja käyttävät sovellukset (mukaan lukien amatööri- ja kaupalliset ohjelmat) kuuluvat mallin tälle tasolle.

Isäntien välinen taso

Tämän kerroksen toimintoihin kuuluu datan segmentointi sovelluksissa edelleenlähetystä varten verkon kautta, vastaanotetun datan eheyden matemaattisten tarkistusten suorittaminen ja tietovirtojen (sekä lähetettyjen että vastaanotettujen) multipleksointi useille sovelluksille samanaikaisesti. Tästä seuraa, että isäntä-isäntä-kerroksella on keino tunnistaa sovelluksia ja se pystyy järjestämään uudelleen väärässä järjestyksessä vastaanotettuja tietoja.

Tällä hetkellä isäntä-isäntä-kerros koostuu kahdesta protokollasta: TCP Transmission Control Protocol ja UDP User Datagram Protocol. Internetin muuttuessa yhä enemmän tapahtumakeskeiseksi, määriteltiin kolmas protokolla, jota kutsuttiin alustavasti Transaction/Transmission Control Protocol (T/TCP) -protokollaksi. Useimmat Internet-sovelluspalvelut käyttävät kuitenkin TCP- ja UDP-protokollia isäntä-isäntätasolla.

Internet-kerros

IPv4-verkkokerros koostuu kaikista protokollista ja menettelyistä, jotka mahdollistavat tietovirran isäntien välillä useiden verkkojen läpi kulkemisen. Siksi dataa kuljettavien pakettien on oltava reitittäviä. IP (Internet Protocol) -protokolla vastaa pakettien reititettävyydestä.

Verkkokerroksen tulee tukea reititys- ja reitinhallintatoimintoja. Nämä toiminnot tarjoavat ulkoiset protokollat, joita kutsutaan reititysprotokolliksi. Näitä ovat IGP (Interior Gateway Protocols) ja EGP (Exterior Gateway Protocols).

Verkon käyttöoikeustaso

Verkkopääsykerros koostuu kaikista tarvittavista toiminnoista fyysinen yhteys ja tiedonsiirto verkon kautta. OSI (Open Systems Interconnection) -viitemallissa tämä toimintosarja on jaettu kahteen kerrokseen: fyysiseen ja datalinkkiin. TCP/IP-viitemalli luotiin sen nimessä olevien protokollien jälkeen, ja se yhdisti nämä kaksi kerrosta, koska erilaisia ​​protokollia IP pysähtyy verkkotasolla. IP-protokolla olettaa, että kaikki matalan tason toiminnot saadaan joko paikallisverkon tai sarjayhteyden kautta.

TCP/IP:n edut

TCP/IP-protokolla mahdollistaa alustojen välisen verkottumisen (eli viestinnän heterogeenisten verkkojen välillä). Esimerkiksi alla oleva verkko Windowsin ohjaus NT/2000 voi isännöidä Unix- ja Macintosh-työasemia ja jopa muita alemman tason verkkoja. TCP/IP:llä on seuraavat ominaisuudet:

o Hyvät tilat palautuminen epäonnistumisten jälkeen.

o Mahdollisuus lisätä uusia verkkoja keskeyttämättä nykyistä työtä.

o Virheensietokyky.

o Riippumattomuus toteutusalustasta.

o Pienet yleiskustannukset palvelutietojen siirtoon.

Tasot ja protokollat TCP/ IP

TCP- ja IP-protokollat ​​toimivat yhdessä hallitakseen tietovirtoja (sekä saapuvia että lähteviä) verkossa. Mutta jos IP yksinkertaisesti välittää paketteja välittämättä lopputuloksesta, TCP:n on varmistettava, että paketit saapuvat oikeaan paikkaan. Erityisesti TCP vastaa seuraavien tehtävien suorittamisesta:

o Istunnon avaaminen ja päättäminen.

o Pakettien hallinta.

o Tietovirran ohjaus.

o Virheiden havaitseminen ja käsittely.

TCP/IP malli

TCP/IP-protokollaa tarkastellaan yleensä referenssimallin yhteydessä, joka määrittelee sen toimintojen rakenteellisen jaon. TCP/IP-malli on kuitenkin kehitetty paljon myöhemmin kuin itse protokollakompleksi, joten sitä ei voitu millään tavalla ottaa mallina protokollia suunniteltaessa.

TCP/IP-protokollaperhe

IP-protokollaperhe koostuu useista protokollista, joita usein kutsutaan nimellä yleinen termi"TCP/IP":

o IP – verkkokerroksen protokolla;

o TCP on isäntien välinen protokolla, joka varmistaa luotettavan toimituksen;

Tämä artikkeli käsittelee TCP/IP-mallin perusteita. Paremman ymmärtämisen vuoksi tärkeimmät protokollat ​​ja palvelut kuvataan. Tärkeintä on ottaa aikaa ja yrittää ymmärtää jokainen asia askel askeleelta. Ne ovat kaikki yhteydessä toisiinsa, ja jos toista ei ymmärrä, on vaikea ymmärtää toista. Tässä esitetyt tiedot ovat hyvin pinnallisia, joten tätä artikkelia voidaan helposti kutsua "TCP/IP-protokollapinoksi nukkeille". Monet asiat eivät kuitenkaan ole niin vaikeita ymmärtää kuin miltä ne ensi silmäyksellä näyttävät.

TCP/IP

TCP/IP-pino on verkkomalli tiedonsiirtoon verkossa. Se määrittää laitteiden vuorovaikutuksen järjestyksen. Tiedot saapuvat tietolinkkikerrokseen, ja kukin yllä oleva kerros käsittelee niitä vuorotellen. Pino on esitetty abstraktiona, joka selittää tietojen käsittelyn ja vastaanottamisen periaatteet.

TCP/IP-verkkoprotokollapinossa on 4 tasoa:

1. Kanava (linkki).
2. Verkko (Internet).
3. Kuljetus.
4. Sovellus.

Sovelluskerros

Sovelluskerros tarjoaa mahdollisuuden olla vuorovaikutuksessa sovelluksen ja muiden protokollapinon kerrosten välillä, analysoida ja muuntaa saapuvat tiedot ohjelmistolle sopivaan muotoon. On lähinnä käyttäjää ja on vuorovaikutuksessa hänen kanssaan suoraan.

• HTTP;
• SMTP;

Jokainen protokolla määrittelee oman järjestyksensä ja periaatteensa tietojen kanssa työskentelylle.

HTTP (HyperText Transfer Protocol) on suunniteltu tiedonsiirtoon. Esimerkiksi asiakirjat lähetetään sen kautta osoitteeseen HTML-muodossa, jotka toimivat verkkosivun perustana. Yksinkertaistetusti työkaavio esitetään muodossa "asiakas - palvelin". Asiakas lähettää pyynnön, palvelin hyväksyy sen, käsittelee sen oikein ja palauttaa lopputuloksen.

Toimii standardina tiedostojen siirtämisessä verkon kautta. Asiakas lähettää pyynnön tietystä tiedostosta, palvelin etsii tätä tiedostoa tietokannastaan ​​ja, jos se löytyy onnistuneesti, lähettää sen vastauksena.

Käytetään sähköpostin lähettämiseen. SMTP-toiminto sisältää kolme peräkkäistä vaihetta:

1. Lähettäjän osoitteen määrittäminen. Tämä on välttämätöntä kirjeiden palauttamiseksi.
2. Vastaanottajan määritelmä. Tämä vaihe voidaan toistaa useita kertoja, kun määritetään useita vastaanottajia.
3. Viestin sisällön määrittäminen ja lähettäminen. Palvelutietona välitetään tiedot viestin tyypistä. Jos palvelin vahvistaa olevansa valmis hyväksymään paketin, itse tapahtuma on valmis.

Otsikko

Otsikko sisältää palvelutiedot. On tärkeää ymmärtää, että ne on tarkoitettu vain tietylle tasolle. Tämä tarkoittaa, että heti kun paketti on lähetetty vastaanottajalle, se käsitellään siellä saman mallin mukaan, mutta käänteisessä järjestyksessä. Upotettu otsikko sisältää erityisiä tietoja, joita voidaan käsitellä vain tietyllä tavalla.

Esimerkiksi kuljetuskerrokseen sisäkkäisen otsikon voi käsitellä vain toisella puolella oleva kuljetuskerros. Muut yksinkertaisesti jättävät sen huomiotta.

Kuljetuskerros

Kuljetuskerroksessa vastaanotettu informaatio käsitellään muodossa yksi lohko sisällöstä riippumatta. Vastaanotetut viestit jaetaan osiin, niihin lisätään otsikko ja koko asia lähetetään alavirtaan.

Tiedonsiirtoprotokollat:

Yleisin protokolla. Se vastaa taatusta tiedonsiirrosta. Paketteja lähetettäessä niitä valvotaan tarkistussumma, kauppaprosessi. Tämä tarkoittaa, että tiedot saapuvat "turvallisesti" olosuhteista riippumatta.

UDP (User Datagram Protocol) on toiseksi suosituin protokolla. Se vastaa myös tiedonsiirrosta. Sen erottuva piirre on sen yksinkertaisuus. Paketit lähetetään yksinkertaisesti ilman erityistä yhteyttä.

TCP vai UDP?

Jokaisella näistä protokollista on oma soveltamisalansa. Se määräytyy loogisesti teoksen ominaisuuksien mukaan.

UDP:n tärkein etu on sen lähetysnopeus. TCP on monimutkainen protokolla, jossa on monia tarkistuksia, kun taas UDP näyttää olevan yksinkertaisempi ja siksi nopeampi.

Huono puoli on yksinkertaisuudessa. Tarkistusten puutteen vuoksi tietojen eheyttä ei taata. Siten tiedot yksinkertaisesti lähetetään, ja kaikki tarkistukset ja vastaavat käsittelyt jäävät sovellukseen.

UDP:tä käytetään esimerkiksi videoiden katseluun. Videotiedoston menetys ei ole kriittinen Suuri määrä segmenteille, kun taas latausnopeus on tärkein tekijä.

Kuitenkin, jos sinun on lähetettävä salasanoja tai tietoja pankkikortti, silloin TCP:n käyttö on ilmeistä. Pienimmänkin tiedon menettämisellä voi olla katastrofaalisia seurauksia. Nopeus ei tässä tapauksessa ole yhtä tärkeää kuin turvallisuus.

Verkkokerros

Verkkokerros muodostaa paketteja vastaanotetuista tiedoista ja lisää otsikon. Tietojen tärkein osa on lähettäjien ja vastaanottajien IP- ja MAC-osoitteet.

IP-osoite (Internet Protocol address) - laitteen looginen osoite. Sisältää tietoja laitteen sijainnista verkossa. Esimerkkimerkintä: .

MAC-osoite (Media Access Control address) - laitteen fyysinen osoite. Käytetään tunnistamiseen. Osoitettu verkkolaitteille valmistusvaiheessa. Esitetään kuuden tavun numerona. Esimerkiksi: .

Verkkokerros vastaa:

• Toimitusreittien määrittäminen.
• Pakettien siirto verkkojen välillä.
• Yksilöllisten osoitteiden antaminen.

Reitittimet ovat verkkokerroksen laitteita. Ne tasoittavat tietä tietokoneen ja palvelimen välillä vastaanotettujen tietojen perusteella.

Suosituin protokolla tällä tasolla on IP.

IP (Internet Protocol) on Internet-protokolla, joka on suunniteltu osoitteita varten verkossa. Käytetään reittien rakentamiseen, joita pitkin paketteja vaihdetaan. Sillä ei ole mitään keinoa eheyden tarkistamiseen ja vahvistamiseen. Toimitustakuiden tarjoamiseen käytetään TCP:tä, joka käyttää IP-osoitetta kuljetusprotokolla. Tämän tapahtuman periaatteiden ymmärtäminen selittää suuren osan TCP/IP-protokollapinon toiminnan perusteista.

IP-osoitteiden tyypit

Verkoissa käytetään kahdenlaisia ​​IP-osoitteita:

1. Julkinen.
2. Yksityinen.

Internetissä käytetään julkista (julkista). Pääsääntö on ehdoton ainutlaatuisuus. Esimerkki niiden käytöstä ovat reitittimet, joilla jokaisella on oma IP-osoite Internetin kanssa vuorovaikutusta varten. Tätä osoitetta kutsutaan julkiseksi.

Yksityisiä (yksityisiä) ei käytetä Internetissä. Globaalissa verkossa tällaiset osoitteet eivät ole ainutlaatuisia. Esimerkki on paikallinen verkko. Jokaiselle laitteelle on määritetty yksilöllinen IP-osoite tietyssä verkossa.

Vuorovaikutus Internetin kanssa tapahtuu reitittimen kautta, jolla, kuten edellä mainittiin, on oma julkinen IP-osoite. Siten kaikki reitittimeen kytketyt tietokoneet näkyvät Internetissä yhden julkisen IP-osoitteen nimellä.

IPv4

Internet-protokollan yleisin versio. Aikaisemmin IPv6. Tallennusmuoto on neljä kahdeksan bitistä numeroa, jotka on erotettu pisteillä. Aliverkon peite osoitetaan murto-osalla. Osoitteen pituus on 32 bittiä. Suurimmassa osassa tapauksia, kun puhumme IP-osoitteesta, tarkoitamme IPv4:ää.

Tallennusmuoto: .

IPv6

Tämä versio on tarkoitettu ratkaisemaan edellisen version ongelmia. Osoitteen pituus on 128 bittiä.

Suurin ongelma, jonka IPv6 ratkaisee, on IPv4-osoitteiden loppuminen. Edellytykset alkoivat ilmaantua jo 80-luvun alussa. Huolimatta siitä, että tämä ongelma eteni akuuttiin jo vuosina 2007-2009, IPv6:n käyttöönotto etenee hyvin hitaasti.

IPv6:n tärkein etu on enemmän nopea internetyhteys. Tämä johtuu siitä, että tämä protokollan versio ei vaadi osoitteen kääntämistä. Yksinkertainen reititys suoritetaan. Tämä on halvempaa ja siksi pääsy Internet-resursseihin on nopeampi kuin IPv4:ssä.

Esimerkkimerkintä: .

IPv6-osoitteita on kolmenlaisia:

1. Unicast.
2. Anycast.
3. Multicast.

Unicast on eräänlainen IPv6-unicast. Lähetettynä paketti saavuttaa vain vastaavassa osoitteessa sijaitsevan rajapinnan.

Anycast viittaa IPv6-monilähetysosoitteisiin. Lähetetty paketti lähetetään lähimpään verkkoliitäntä. Vain reitittimien käytössä.

Multicast on monilähetys. Tämä tarkoittaa, että lähetetty paketti saavuttaa kaikki rajapinnat, jotka ovat ryhmälähetysryhmässä. Toisin kuin lähetys, joka on "lähetys kaikille", monilähetys lähettää vain tietylle ryhmälle.

Aliverkon peite

Aliverkon peite määrittää aliverkon ja isäntänumeron IP-osoitteesta.

Esimerkiksi IP-osoitteella on maski. Tässä tapauksessa tallennusmuoto näyttää tältä. Numero "24" on maskin bittien lukumäärä. Kahdeksan bittiä vastaa yhtä oktettia, jota voidaan myös kutsua tavuksi.

Yksityiskohtaisemmin aliverkon peite voidaan esittää muodossa binäärijärjestelmä laskelmat tällä tavalla: . Siinä on neljä oktettia ja merkintä koostuu "1" ja "0". Jos lasketaan yhteen yksiköiden määrä, saadaan yhteensä "24". Onneksi sinun ei tarvitse laskea yhdellä, koska yhdessä oktettissa on 8 arvoa. Näemme, että kolme niistä on täynnä ykkösiä, laske ne yhteen ja saa "24".

Jos puhumme nimenomaan aliverkon peiteestä, niin binääriesityksessä siinä on joko ykkösiä tai nollia yhdessä okteissa. Tässä tapauksessa järjestys on sellainen, että ensin tulevat tavut ykkösillä ja vasta sitten nollia.

Harkitsemme pieni esimerkki. On IP-osoite ja aliverkon peite. Laskemme ja kirjoitamme: . Nyt yhdistämme maskin IP-osoitteeseen. Ne maskioktetit, joissa kaikki arvot ovat yhtä (255), jättävät vastaavat oktettit IP-osoitteeseen ennallaan. Jos arvo on nollia (0), IP-osoitteen okteteista tulee myös nollia. Siten aliverkon osoitteen arvossa saamme .

Aliverkko ja isäntä

Aliverkko on vastuussa loogisesta erottamisesta. Pohjimmiltaan nämä ovat laitteita, jotka käyttävät samaa paikallisverkkoa. Määräytyy IP-osoitteiden alueen perusteella.

Isäntä on verkkoliitännän (verkkokortin) osoite. Määritetty IP-osoitteesta maskin avulla. Esimerkiksi: . Koska kolme ensimmäistä oktettia ovat aliverkko, tämä jättää . Tämä on isäntänumero.

Isäntäosoitteiden alue on 0 - 255. Isäntä numerolla "0" on itse asiassa itse aliverkon osoite. Ja isäntänumero "255" on lähetystoiminnan harjoittaja.

Osoitus

TCP/IP-protokollapinossa käytetään kolmenlaisia ​​osoitteita:

1. Paikallinen.
2. Verkko.
3. Domain-nimet.

MAC-osoitteita kutsutaan paikallisiksi. Niitä käytetään osoitteisiin paikallisissa verkkotekniikoissa, kuten Ethernet. TCP/IP:n yhteydessä sana "paikallinen" tarkoittaa, että ne toimivat vain aliverkossa.

TCP/IP-protokollapinon verkko-osoite on IP-osoite. Kun lähetät tiedostoa, vastaanottajan osoite luetaan sen otsikosta. Sen avulla reititin oppii isäntänumeron ja aliverkon ja luo näiden tietojen perusteella reitin päätesolmuun.

Verkkotunnukset ovat ihmisen luettavia osoitteita Internetin verkkosivustoille. Internetin web-palvelimiin pääsee julkisen IP-osoitteen kautta. Tietokoneet käsittelevät sen onnistuneesti, mutta se näyttää liian hankalalta ihmisille. Välttääkseen vastaavia vaikeuksia, käytetään verkkotunnuksia, jotka koostuvat alueista, joita kutsutaan "domainiksi". Ne on järjestetty tiukkaan hierarkiaan ylätasolta alas.

Ylätason verkkotunnus edustaa tiettyä tietoa. Yleisiä (.org, .net) eivät rajoita mitkään tiukat rajat. Käänteinen tilanne- paikallisten kanssa (.us, .ru). Ne ovat yleensä paikallisia.

Matalan tason verkkotunnukset ovat kaikkea muuta. Se voi olla minkä kokoinen ja sisältää minkä tahansa määrän arvoja.

Esimerkiksi "www.test.quiz.sg" on oikea verkkotunnuksen nimi, jossa "sg" on paikallinen ensimmäisen (ylimmän) tason verkkotunnus, "quiz.sg" on toisen tason verkkotunnus, "test.quiz.sg" on kolmannen tason verkkotunnus . Verkkotunnuksia voidaan kutsua myös DNS-nimiksi.

DNS ( Verkkotunnus System) muodostaa yhdistämisen verkkotunnusten ja julkisen IP-osoitteen välille. Kun kirjoitat verkkotunnuksen selaimeesi, DNS tunnistaa vastaavan IP-osoitteen ja raportoi sen laitteelle. Laite käsittelee tämän ja palauttaa sen verkkosivuna.

Tietolinkkikerros

Linkkikerroksessa määritetään laitteen ja fyysisen siirtovälineen välinen suhde ja lisätään otsikko. Vastaa tietojen koodaamisesta ja kehysten valmistelusta lähetettäväksi fyysisen välineen kautta. Verkkokytkimet toimivat tällä tasolla.

Yleisimmät protokollat:

1. Ethernet.
2. WLAN.

Ethernet on yleisin langallinen LAN-tekniikka.

WLAN on langattomiin tekniikoihin perustuva paikallinen verkko. Laitteet toimivat ilman fyysisiä kaapeliyhteyksiä. Esimerkki yleisimmästä menetelmästä on Wi-Fi.

TCP/IP:n määrittäminen käyttämään staattista IPv4-osoitetta

Staattinen IPv4-osoite määritetään suoraan laitteen asetuksista tai automaattisesti verkkoon kytkeytyessä ja on pysyvä.

Jos haluat määrittää TCP/IP-protokollapinon käyttämään pysyvää IPv4-osoitetta, kirjoita konsoliin komento ipconfig/all ja etsi seuraavat tiedot.

TCP/IP:n määrittäminen käyttämään dynaamista IPv4-osoitetta

Dynaamista IPv4-osoitetta käytetään jonkin aikaa, vuokrataan ja sitten muutetaan. Määritetään laitteelle automaattisesti, kun se yhdistetään verkkoon.

Jos haluat määrittää TCP/IP-protokollapinon käyttämään ei-pysyvää IP-osoitetta, sinun on siirryttävä halutun yhteyden ominaisuuksiin, avattava IPv4-ominaisuudet ja valittava ruudut ohjeiden mukaisesti.

Tiedonsiirtomenetelmät

Tiedot siirretään fyysisen välineen kautta kolmella tavalla:

• Yksinkertainen.
• Puoliduplex.
• Full Duplex.

Simplex on yksisuuntainen viestintä. Lähetyksen suorittaa vain yksi laite, kun taas toinen vain vastaanottaa signaalin. Voimme sanoa, että tietoa välitetään vain yhteen suuntaan.

Esimerkkejä simplex-viestinnästä:

• Televisiolähetykset.
• Signaali GPS-satelliiteista.

Half-duplex on kaksisuuntainen viestintä. Kuitenkin vain yksi solmu voi lähettää signaalin kerrallaan. Tämän tyyppisessä viestinnässä kaksi laitetta ei voi käyttää samaa kanavaa samanaikaisesti. Täysi kaksisuuntainen viestintä ei ehkä ole fyysisesti mahdollista tai voi johtaa törmäyksiin. Sanotaan, että ne ovat ristiriidassa lähetysvälineestä. Tätä tilaa käytetään käytettäessä koaksiaalikaapelia.

Esimerkki half-duplex-viestinnästä on viestintä radiopuhelimen kautta yhdellä taajuudella.

Full Duplex - täysi kaksisuuntainen viestintä. Laitteet voivat lähettää signaalin ja vastaanottaa samanaikaisesti. Ne eivät ole ristiriidassa lähetysvälineen suhteen. Tämä tila on voimassa käytettäessä Nopeat tekniikat Ethernet ja kierretty pariliitännät.

Esimerkki - viestintä puhelimitse kautta mobiiliverkko.

TCP/IP vs OSI

OSI-malli määrittelee tiedonsiirron periaatteet. TCP/IP-protokollapinon kerrokset vastaavat suoraan tätä mallia. Toisin kuin nelikerroksisessa TCP/IP:ssä, siinä on 7 kerrosta:

1. Fyysinen.
2. Kanava (tietolinkki).
3. Verkko.
4. Kuljetus.
5. Istunto.
6. Esittely.
7. Sovellus.

SISÄÄN Tämä hetki Tähän malliin ei tarvitse syventyä, mutta ainakin pinnallinen ymmärrys tarvitaan.

TCP/IP-mallin sovelluskerros vastaa kolmea ylintä OSI-kerrosta. Ne kaikki toimivat sovellusten kanssa, joten näet selvästi tämän yhdistelmän logiikan. Tämä TCP/IP-protokollapinon yleinen rakenne tekee abstraktiosta helpommin ymmärrettävän.

Kuljetuskerros pysyy ennallaan. Suorittaa samoja toimintoja.

Myös verkkokerros on muuttumaton. Suorittaa täsmälleen samat tehtävät.

TCP/IP:n datalinkkikerros vastaa kahta viimeistä OSI-kerrosta. Datalinkkikerros perustaa protokollat ​​datan lähettämiseksi fyysisen välineen kautta.

Fyysinen edustaa todellista fyysistä yhteyttä - sähköiset signaalit, liittimet jne. TCP/IP-protokollapinossa nämä kaksi kerrosta päätettiin yhdistää yhdeksi, koska ne molemmat käsittelevät fyysistä tietovälinettä.

paikallinen osoite solmu, joka määräytyy sen tekniikan mukaan, jolla erillinen verkko, joka sisältää tämän solmun, rakennetaan.

Verkko (IP-osoite), joka koostuu 4 tavusta, esimerkiksi 109.26.17.100. Tätä osoitetta käytetään verkkokerroksessa. Järjestelmänvalvoja määrittää sen tietokoneiden ja reitittimien määrityksen aikana. IP-osoite koostuu kahdesta osasta: verkkonumerosta ja isäntänumerosta. Järjestelmänvalvoja voi valita mielivaltaisesti verkkonumeron tai määrittää sen Internetin erityisjaoston (Network Information Center, NIC) suosituksesta, jos verkon on toimittava komponentti Internet. Tyypillisesti Internet-palveluntarjoajat hankkivat osoitealueet NIC-yksiköiltä ja jakavat ne sitten tilaajilleen.

IP-protokollan isäntänumero määritetään isännän paikallisesta osoitteesta riippumatta. IP-osoitteen jako verkkonumero- ja solmunumerokenttiin on joustavaa, ja näiden kenttien välinen raja voidaan asettaa melko mielivaltaisesti. Solmu voi olla osa useaa IP-verkkoa. Tässä tapauksessa solmulla on oltava useita IP-osoitteita numeron mukaan verkkoyhteyksiä. IP-osoite ei siis ole luonteenomaista erillinen tietokone tai reititin, mutta yksi verkkoyhteys.

Merkki (DNS-nimi)- tunniste-nimi. Tämän osoitteen määrittää järjestelmänvalvoja ja se koostuu useista osista, esimerkiksi koneen nimestä, organisaation nimestä, toimialueen nimestä.

Internet on kokoelma tuhansia verkoiksi yhdistettyjä tietokoneita, jotka puolestaan ​​ovat yhteydessä toisiinsa reitittimien kautta.

Internetissä on hierarkinen rakenne. Tämä lähestymistapa on tehokas, koska sen avulla Internet-komponentit voidaan tunnistaa osoitteiden avulla, joilla on myös hierarkkinen rakenne. Osoitteen merkittävimmät bitit tunnistavat verkon, jossa työasema sijaitsee, ja vähiten merkitsevät bitit sijainnin työasema tässä verkossa.

Suurin osa verkoista käyttää nyt protokollaa IPv4 (Internet Protocol Version 4), vaikka IP-protokollan kuudes versio on jo kehitetty. IPv4-osoitejärjestelmä tarjoaa osoitekentän koon 32 bittiä, jolloin tuloksena on 2 32 (tai 4 294 967 296) mahdollista osoitetta.

Minkä tahansa työaseman IP-osoite koostuu verkko-osoitteesta ja tässä verkossa olevan tietokoneen osoitteesta. Osoitearkkitehtuuri tarjoaa viisi osoitemuotoa, joista jokainen alkaa yhdellä, kahdella, kolmella tai neljällä bitillä, jotka tunnistavat verkon luokan (luokka A, B, C, D tai E). Verkkotunnus-alue määrittää tietty verkko luokassa, ja isäntätunnus-alue tunnistaa tietyn verkossa olevan tietokoneen, nimittäin:

• Luokan A osoitteet tunnistetaan alkubitillä 0. Seuraavat seitsemän bittiä tunnistavat tietyn verkon (numero mahdollisia arvoja- 128 tai 2 7). Loput 24 bittiä identifioivat tietyn verkossa olevan tietokoneen, ja tietokoneiden mahdollinen lukumäärä on 16 777 216 (2 24). Luokan A osoitteet on tarkoitettu erittäin suuria verkkoja suurella määrällä työasemia;
• Luokan B osoitteet tunnistetaan alkuperäisellä kaksibittisellä binäärisekvenssillä 10. Seuraavat 14 bittiä määrittävät verkon, ja verkkojen mahdollinen lukumäärä on 16 384 (2 14). Loput 16 bittiä tunnistavat tietyn tietokoneen, ja tietokoneiden mahdollinen lukumäärä on 65 536 (2 16);
• Luokan C osoitteet tunnistetaan 110:n alustavalla kolmibittisellä sekvenssillä. Seuraavat 21 bittiä määrittävät verkon, ja loput 8 bittiä määrittävät tietyn tietokoneen verkossa, ja mahdollisten tietokoneiden lukumäärä on 256 (2 8). Useimmilla organisaatioilla on C-luokan osoitteet;
• Luokan D osoitteet tunnistetaan neljän bitin alkusekvenssillä 1110. Tämän luokan osoitteet on tarkoitettu ryhmälähetykseen, ja loput 28 bittiä määrittävät monilähetysosoitteen;
• Luokan E osoitteet tunnistetaan alkuperäisellä nelibittisellä binäärisekvenssillä 1111. Tämän luokan osoitteet on varattu tulevaa käyttöä varten.

Riisi. 2.1.

Menetelmää, jolla kaikki IP-osoitteet tallennetaan, kutsutaan pisteviivaksi desimaalijärjestelmä merkintä. Jokainen 32-bittinen osoitekenttä on jaettu neljään kenttään, jotka ovat muotoa xxx.xxx.xxx.xxx, ja jokaiselle kenttään annetaan desimaalilukuarvo 0-255, joka ilmaistaan ​​yhtenä oktettina (2 8 = 256 tai 0- 255). Luokan A osoitteet alkavat numeroista 1–127, luokan B osoitteet 128–191 ja luokan C osoitteet 192–223.

Luokka	Pienin osoite	Suurin osoite
A	1.0.0.0	126.0.0.0
SISÄÄN	128.0.0.0	191.255.0.0
KANSSA	192.0.0.0	223.255.255.0
D	224.0.0.0	239.255.255.255
E	240.0.0.0	247.255.255.255

Tarkkaan ottaen osoite identifioi vain työaseman verkkorajapinnan eli verkkoon liittymiskohdan.

IP-osoitteita jaetaan Internet Corporation for Assigned Names and Numbers (ICANN). IP-osoiteluokka ja siten mahdollisten tietokoneosoitteiden määrä riippuu organisaation koosta. Organisaatio, jolle numerot on määritetty, voi sitten määrittää ne uudelleen joko staattisen tai dynaamisen osoitteen perusteella. Staattinen osoitus tarkoittaa IP-osoitteen jäykkää sitomista tiettyyn tietokoneeseen. klo dynaaminen osoitus Tietokoneelle määritetään käytettävissä oleva IP-osoite aina, kun yhteys muodostetaan. IP-osoitteiden dynaaminen määritys suoritetaan yleensä protokollalla toimivan reitittimen kautta DHCP (Dynamic Workstation Configuration Protocol). Päinvastoin, jos palveluntarjoajaa käytetään xDSL:n kautta, Internet-palveluntarjoaja yleensä määrittää käyttäjälle yhden tai useamman staattisen IP-osoitteen.

Kuten todettiin, IP-versio 4 tarjoaa osoitekentän koon 32 bittiä, mikä antaa 2 32 (tai 4 294 967 296) mahdollista osoitetta. TCP/IP-tekniikan kasvava suosio on kuitenkin johtanut protokollan numerointisuunnitelman ehtymiseen. Lisäongelma on se, että luokan A ja luokan B osoitteita on varattu hyvin suuri määrä suuria organisaatioita, joka ei todellakaan tarvinnut niitä, ja koska vain pieni osa osoitteista käytettiin, suuri määrä käytettävissä olevat osoitteet katosivat.

IPv6 ratkaisee tämän ongelman laajentamalla osoitekentän 128-bittiseksi, jolloin saadaan 2 128 mahdollista osoitetta, joka on 340.282.366.920.938.463.463.374.607.431.768.211.456.

IPv6 tarjoaa myös lisätoimintoja, vaikka käyttöönotto edellyttääkin olemassa olevan verkkoohjelmiston päivittämistä.

Mutta palataanpa IPv4-protokollaan. Internetiin yhdistetty tietokone voidaan tunnistaa IP-osoitteen lisäksi verkkotunnuksen perusteella. Internet on jaettu loogisia alueita(verkkotunnukset). Osoitteet sisään Domain Name System (DNS), hallinto joka kuuluu ICANNille, on vakionäkymä: pisteillä erotettu nimisarja. TLD-verkkotunnuksia, jotka tunnistetaan verkkotunnuksen nimen päätteellä, on kahta tyyppiä: yleiset ylätason verkkotunnukset(net, com, org) ja maakoodit(ru, fi, ua).

Verkkotunnusten nimet on paljon helpompi muistaa ja kirjoittaa, mutta verkkotunnusten kääntäminen IP-osoitteiksi on välttämätöntä, jotta eri reitittimet ja kytkimet voivat reitittää tiedot oikeaan kohteeseen.

2.2. OSI malli

Internetin toiminta perustuu monimutkaiseen protokollasarjaan, joka varmistaa protokollien toteuttamisen erilaisia ​​toimintoja- suorasta tiedonsiirrosta kohteeseen kokoonpanon hallinta verkkolaitteet.

Eri protokollien luokittelemiseksi ja niiden paikan ymmärtämiseksi yleinen rakenne teknologioita verkkotyöskentely, on kätevää käyttää niin kutsuttua "verkkoprotokollien monitasoista esitystä". Tämä näkemys viittaa siihen, että protokollia on enemmän korkeatasoinen käyttää alemman tason protokollien toimintoja. Klassinen tällainen malli on seitsemän tasoinen avointen järjestelmien vuorovaikutusmalli(Open Systems Interconnection - OSI), jonka on kehittänyt ITU-T.

Mallin ensimmäinen taso on verkkoliitäntäkerros- tukee fyysistä tiedonsiirtoprosessia verkossa olevien laitteiden välillä, eli se yhdistää kahden OSI-kerroksen - fyysisen ja datalinkin - toiminnot. Toinen verkkoliitäntäkerros tarjoaa fyysinen yhteys siirtovälineen kanssa tarjoaa konfliktien ratkaiseminen jotka syntyvät välineeseen pääsyn järjestämisen yhteydessä (esimerkiksi käyttämällä CSMA / CD-tekniikkaa Ethernet-verkossa), pakkaa tiedot paketeiksi. Paketti on protokollayksikkö, joka sisältää tietoa ylemmät tasot ja palvelualat ( laitteisto-osoitteet, sarjanumerot, vahvistukset jne.), joita tarvitaan tämän tason protokollien toiminnalle.

Verkkokerros vastaa datagrammiin pakattujen tietojen välittämisestä tietokoneelta toiselle. Datagrammi on protokollayksikkö, jota TCP/IP-protokollaperhe käyttää. Se sisältää osoitetiedot, joita tarvitaan datagrammin kuljettamiseen verkon yli, eikä vain yhden datalinkin sisällä. Datagrammin käsite ei liity mitenkään verkkojen ja viestintäkanavien fyysisiin ominaisuuksiin, mikä korostaa TCP / IP-protokollien riippumattomuutta laitteistosta. Pääprotokolla, joka toteuttaa verkkokerroksen toimintoja, on IP-protokolla. Tämä protokolla vastaa datagrammien reitittämisestä, pirstalemisesta ja uudelleen kokoamisesta työasemassa.

Verkkosolmujen välisen tiedonvaihdon verkon tilasta, joka on tarpeen optimaalisten reittien muodostamiseksi datagrammeille, tarjoaa reititysprotokollat- RIP, EGP, BGP, OSPF jne.

Address Resolution Protocol (ARP) muuntaa IP-osoitteet osoitteiksi, joita käytetään paikallisissa verkoissa (kuten Ethernet). Joissakin protokolla-arkkitehtuuria ja yhteenliittämistä kuvaavissa kaavioissa ARP on sijoitettu IP:n alapuolelle osoittamaan sen läheistä suhdetta verkkoliitäntäkerroksen kanssa.

Internet Control Message Protocol (ICMP) -protokollan avulla työasema- tai reititinohjelmisto voi kommunikoida pakettien reititysongelmista verkon muiden laitteiden kanssa. ICMP-protokolla on välttämätön osa TCP/IP-protokollapinon toteutusta.

Kun datagrammi kulkee verkon poikki, se voi kadota tai vioittua. Kuljetuskerros ratkaisee tämän ongelman ja varmistaa luotettavan tiedonsiirron lähteestä vastaanottimeen. Lisäksi muodostuu tämän tason protokollien toteutuksia universaali käyttöliittymä sovelluksille, jotka tarjoavat pääsyn verkkokerroksen palveluihin. Tärkeimmät kuljetuskerroksen protokollat ​​ovat TCP ja UDP.

Loppukäyttäjät ovat vuorovaikutuksessa tietokoneen kanssa käyttäjäsovellustasolla. Vastaavat sovellukset ovat kehittäneet ja käyttäneet monia protokollia. Esimerkiksi tiedostonsiirtosovellukset käyttävät FTP-protokollaa, verkkosovellukset HTTP-protokollaa. Molemmat protokollat, FTP ja HTTP, perustuvat TCP-protokollaan. Telnet-sovellus tarjoaa yhteyden etäpäätteisiin. SNMP-verkon toiminnanhallintaprotokollan avulla voit hallita verkon laitteiden määrityksiä ja kerätä tietoja sen toiminnasta, mukaan lukien hätätilanteita. Ääni- ja videosovellukset käyttävät RTP:tä latenssiherkän tiedon välittämiseen. X Window on suosittu protokolla älykkääseen grafiikkapäätteeseen yhdistämiseen. Tätä luetteloa voidaan jatkaa useilla protokollilla.

Näin ollen IP-verkot käyttävät erilaisia ​​protokollia tiedon välittämiseen, eivätkä protokollien toiminnot riipu siitä, mitä dataa lähetetään. Toisin sanoen IP, ARP, ICMP, TCP, UDP ja muut TCP/IP-protokollapinon elementit tarjoavat yleisen tavan siirtää tietoa riippumatta sen luonteesta (FTP-tiedosto, verkkosivu tai äänidata).

2.3. Perus IP-puhelinprotokollat

2.3.1. IP-versio 4

TCP/IP-protokollapinon pääverkkokerroksen protokolla käyttää IP-protokollaa, joka on alun perin suunniteltu paketinsiirtoprotokollaksi verkoissa, jotka koostuvat suuresta määrästä lähiverkkoja. Siksi se toimii hyvin verkoissa, joissa on monimutkainen topologia, käyttämällä rationaalisesti alijärjestelmien läsnäoloa niissä ja käyttämällä taloudellisesti hitaiden tietoliikennelinjojen kaistanleveyttä. IP-protokolla järjestää tiedon pakettisiirron IP-verkon solmusta solmuun käyttämättä yhteydenmuodostusproseduureja tiedon lähteen ja vastaanottajan välillä. Lisäksi Internet-protokolla on datagrammiprotokolla: siirrettäessä tietoa Internet-protokollan kautta jokainen paketti siirretään solmusta solmuun ja käsitellään solmuissa muista paketeista riippumatta.

Nykymaailmassa tieto leviää muutamassa sekunnissa. Uutinen on juuri ilmestynyt, ja sekuntia myöhemmin se on jo saatavilla jollain Internet-sivustolla. Internetiä pidetään yhtenä yleisimmistä hyödyllistä kehitystä ihmismieli. Jotta voit nauttia kaikista Internetin tarjoamista eduista, sinun on muodostettava yhteys tähän verkkoon.

Harvat ihmiset tietävät, että yksinkertainen web-sivuilla vierailuprosessi sisältää monimutkaisen toimintojärjestelmän, joka on käyttäjälle näkymätön. Jokainen linkin napsautus aktivoi satoja erilaisia ​​laskennallisia operaatioita tietokoneen sydämessä. Näitä ovat pyyntöjen lähettäminen, vastausten vastaanottaminen ja paljon muuta. Ns. TCP/IP-protokollat ​​vastaavat kaikista verkon toiminnoista. Mitä ne ovat?

Mikä tahansa Internet-protokolla TCP/IP toimii omalla tasollaan. Toisin sanoen jokainen tekee oman asiansa. Koko TCP/IP-protokollaperhe tekee valtavan määrän työtä samanaikaisesti. Ja käyttäjä näkee tällä hetkellä vain kirkkaita kuvia ja pitkiä tekstirivejä.

Protokollapinon käsite

TCP/IP-protokollapino on järjestelmällinen perusverkkoprotokollien joukko, joka on hierarkkisesti jaettu neljään tasoon ja on järjestelmä pakettien kuljettamiseen tietokoneverkon yli.

TCP/IP on tunnetuin nykyään käytössä oleva verkkoprotokollapino. TCP/IP-pinon periaatteet koskevat sekä paikallis- että suuralueverkkoja.

Osoitteiden käytön periaatteet protokollapinossa

TCP/IP-verkkoprotokollapino kuvaa reitit ja suunnat, joissa paketteja lähetetään. Tämä on koko pinon päätehtävä, joka suoritetaan neljällä tasolla, jotka ovat vuorovaikutuksessa toistensa kanssa kirjatun algoritmin avulla. varten oikea lähetys paketin ja sen toimituksen täsmälleen siihen kohtaan, joka sitä pyysi, IP-osoite otettiin käyttöön ja standardoitiin. Tämä johtui seuraavista tehtävistä:

• Osoitteet erilaisia ​​tyyppejä, on sovittava. Esimerkiksi verkkosivuston verkkotunnuksen muuntaminen palvelimen IP-osoitteeksi ja takaisin tai isäntänimen muuntaminen osoitteeksi ja takaisin. Tällä tavalla on mahdollista päästä pisteeseen paitsi IP-osoitteen avulla, myös sen intuitiivisen nimen avulla.
• Osoitteiden on oltava yksilöllisiä. Tämä johtuu siitä, että joissakin erikoistapauksissa paketin tulee saavuttaa vain yksi tietty kohta.
• Tarve määrittää lähiverkot.

Pienissä verkoissa, joissa käytetään useita kymmeniä solmuja, kaikki nämä tehtävät suoritetaan yksinkertaisesti käyttämällä yksinkertaisimpia ratkaisuja: kootaan taulukko, joka kuvaa koneen omistajuutta ja sitä vastaavaa IP-osoitetta, tai voit jakaa IP-osoitteet manuaalisesti kaikille verkkosovittimille. Kuitenkin suurissa verkoissa, joissa on tuhat tai kaksi tuhatta konetta, manuaalinen osoitteiden antaminen ei vaikuta kovin mahdolliselta.

Tästä syystä TCP/IP-verkkoihin keksittiin erityinen lähestymistapa, josta tuli protokollapinon erottuva piirre. Skaalautuvuuden käsite otettiin käyttöön.

TCP/IP-protokollapinon kerrokset

Täällä on olemassa tiettyä hierarkiaa. TCP/IP-protokollapinossa on neljä kerrosta, joista jokainen käsittelee omaa protokollasarjaansa:

Sovelluskerros: luotu tarjoamaan käyttäjälle verkko Tällä tasolla käsitellään kaikki, mitä käyttäjä näkee ja tekee. Taso antaa käyttäjälle pääsyn erilaisiin verkkopalvelut esim. pääsy tietokantoihin, mahdollisuus lukea tiedostoluetteloa ja avata niitä, lähettää sähköpostia tai avata web-sivu. Tällä tasolla välitetään käyttäjätietojen ja toimintojen ohella palveluinformaatiota.

Kuljetuskerros: Tämä on puhdas pakettilähetysmekanismi. Tällä tasolla pakkauksen sisällöllä tai sen liittymisellä mihinkään toimintaan ei ole merkitystä. Tällä tasolla vain sen solmun osoitteella, josta paketti lähetetään, ja sen solmun osoitteella, jolle paketti tulee toimittaa, on merkitystä. Pääsääntöisesti eri protokollilla lähetettyjen fragmenttien koko voi muuttua, joten tällä tasolla tietolohkot voidaan jakaa lähdössä ja koota yhdeksi kokonaisuudeksi kohteessa. Tämä johtuu siitä, että mahdollinen menetys tiedot, jos seuraavan fragmentin lähetyshetkellä tapahtuu lyhytaikainen yhteyskatkos.

Kuljetuskerros sisältää monia protokollia, jotka on jaettu luokkiin, yksinkertaisimmista, jotka yksinkertaisesti välittävät dataa, monimutkaisiin, jotka on varustettu kuittaustoiminnolla tai puuttuvan tietolohkon uudelleen pyytämisellä.

Tämä taso tarjoaa korkeamman (sovellus)tason kahdentyyppisillä palveluilla:

• Tarjoaa taatun toimituksen TCP-protokollan avulla.
  
• Toimitetaan UDP:n kautta aina kun mahdollista .

Taatun toimituksen varmistamiseksi muodostetaan TCP-protokollan mukainen yhteys, jonka avulla paketit voidaan numeroida lähdössä ja vahvistaa sisääntulossa. Pakettien numerointi ja vastaanoton vahvistus ovat ns. palvelutiedot. Tämä protokolla tukee lähetystä "Duplex"-tilassa. Lisäksi pöytäkirjan hyvin harkittujen säännösten ansiosta sitä pidetään erittäin luotettavana.

UDP-protokolla on tarkoitettu hetkiin, jolloin lähetystä TCP-protokollan kautta ei voi konfiguroida tai joudut säästämään verkon tiedonsiirtosegmentissä. UDP-protokolla voi myös olla vuorovaikutuksessa korkeamman tason protokollien kanssa pakettilähetyksen luotettavuuden lisäämiseksi.

Verkkokerros tai "Internet-kerros": koko TCP/IP-mallin peruskerros. Tämän kerroksen päätoiminnallisuus on identtinen OSI-mallin samannimisen kerroksen kanssa ja kuvaa pakettien liikkumista useista pienemmistä aliverkoista koostuvassa yhdistelmäverkossa. Se linkittää TCP/IP-protokollan viereiset kerrokset.

Verkkokerros on yhdistävä kerros ylemmän kuljetuskerroksen ja verkkorajapintojen alemman tason välillä. Verkkokerros käyttää protokollia, jotka vastaanottavat pyynnön siirtokerrokselta ja välittävät säädellyn osoitteen kautta käsitellyn pyynnön verkkorajapintaprotokollalle osoittaen mihin osoitteeseen tiedot lähetetään.

Tällä tasolla käytetään seuraavia TCP/IP-verkkoprotokollia: ICMP, IP, RIP, OSPF. Pääasiallinen ja suosituin verkkotasolla on tietysti IP (Internet Protocol). Sen päätehtävänä on lähettää paketteja reitittimestä toiseen, kunnes datayksikkö saavuttaa kohdesolmun verkkorajapinnan. IP-protokollaa ei käytetä vain isännissä vaan myös verkkolaitteet: reitittimet ja hallitut kytkimet. IP-protokolla toimii parhaan mahdollisen, takaamattoman toimituksen periaatteella. Eli yhteyttä ei tarvitse muodostaa etukäteen paketin lähettämiseksi. Tämä vaihtoehto säästää liikennettä ja aikaa tarpeettomien palvelupakettien siirtämiseen. Paketti reititetään kohti määränpäätään, ja on mahdollista, että solmu ei ole tavoitettavissa. Tässä tapauksessa palautetaan virheilmoitus.

Verkkoliitäntätaso: on vastuussa siitä, että eri tekniikoilla varustetut aliverkot voivat olla vuorovaikutuksessa toistensa kanssa ja välittää tietoa samassa tilassa. Tämä tapahtuu kahdessa yksinkertaisessa vaiheessa:

• Paketin koodaus väliverkkotietoyksikköön.
• Muuntaa kohdetiedot vaadituiksi aliverkkostandardeiksi ja lähettää tietoyksikön.

Tämän lähestymistavan avulla voimme jatkuvasti laajentaa tuettujen verkkoteknologioiden määrää. Heti kun uusi tekniikka ilmestyy, se putoaa välittömästi TCP/IP-protokollapinoon ja sallii vanhempia tekniikoita käyttävien verkkojen siirtää tietoja verkkoihin, jotka on rakennettu käyttämällä kehittyneempiä tekniikoita. nykyaikaiset standardit ja tapoja.

Siirretyn tiedon yksiköt

Sellaisen ilmiön kuin TCP/IP-protokollat ​​olemassaolon aikana on vakiintunut vakioehtoja lähetetyn datan yksiköille. Lähetyksen aikana dataa voidaan pirstalla eri tavoin kohdeverkon käyttämien tekniikoiden mukaan.

Jotta saisi käsityksen siitä, mitä tiedoilla tapahtuu ja missä vaiheessa, oli tarpeen keksiä seuraava terminologia:

• Tietovirta- data, joka saapuu siirtokerrokseen ylemmän sovelluskerroksen protokollista.
• Segmentti on datafragmentti, johon virta on jaettu TCP-protokollastandardien mukaisesti.
• Datagrammi(erityisesti lukutaidottomat ihmiset lausuvat sen "Datagrammina") - tietoyksiköt, jotka saadaan jakamalla virta yhteydettömien protokollien (UDP) avulla.
• Muovipussi- IP-protokollan kautta tuotettu tietoyksikkö.
• TCP/IP-protokollat ​​pakkaavat IP-paketit komposiittiverkkojen kautta lähetettäviksi datalohkoiksi, joita kutsutaan nimellä henkilöstöä tai kehyksiä.

TCP/IP-protokollapino-osoitteiden tyypit

Mikä tahansa TCP/IP-tiedonsiirtoprotokolla käyttää yhtä seuraavista osoitetyypeistä isäntien tunnistamiseen:

• Paikalliset (laitteisto)osoitteet.
• Verkko-osoitteet (IP-osoitteet).
• Domain-nimet.

Paikalliset osoitteet (MAC-osoitteet) - käytetään useimmissa paikallisissa teknologioissa Tietokoneverkot, tunnistaa verkkoliitännät. Kun puhutaan TCP/IP:stä, sana paikallinen tarkoittaa rajapintaa, joka ei toimi komposiittiverkossa vaan erillisessä aliverkossa. Esimerkiksi Internetiin yhdistetyn liitännän aliverkko on paikallinen ja Internet-verkko komposiitti. Paikallinen verkko voidaan rakentaa mille tahansa tekniikalle, ja tästä huolimatta yhdistelmäverkon näkökulmasta erikseen omistetussa aliverkossa sijaitsevaa konetta kutsutaan paikalliseksi. Siten kun paketti tulee paikalliseen verkkoon, sen IP-osoite liitetään paikalliseen osoitteeseen ja paketti lähetetään verkkoliitännän MAC-osoitteeseen.

Verkko-osoitteet (IP-osoitteet). TCP/IP-tekniikka tarjoaa oman globaalin solmuosoitteensa yksinkertaisen ongelman ratkaisemiseksi – verkkojen yhdistämisen erilaisia ​​teknologioita yhdeksi suureksi tiedonsiirtorakenteeksi. IP-osoite on täysin riippumaton paikallisverkossa käytetystä tekniikasta, mutta IP-osoitteen avulla verkkoliitäntä voi edustaa konetta yhdistelmäverkossa.

Tuloksena kehitettiin järjestelmä, jossa isännät saavat IP-osoitteen ja aliverkon peitteen. Aliverkon peite näyttää kuinka monta bittiä on varattu verkkonumerolle ja kuinka monta isäntänumerolle. IP-osoite koostuu 32 bitistä, jotka on jaettu 8 bitin lohkoihin.

Kun paketti lähetetään, sille annetaan tiedot verkkonumerosta ja solmunumerosta, johon paketti tulee lähettää. Ensin reititin välittää paketin haluttuun aliverkkoon ja sitten valitaan isäntä, joka odottaa sitä. Tämän prosessin suorittaa Address Resolution Protocol (ARP).

TCP/IP-verkkojen toimialueosoitteita hallitsee erityisesti suunniteltu DNS (Domain Name System) -järjestelmä. Tätä varten on olemassa palvelimia, jotka vastaavat tekstijonona esitettyä verkkotunnusta IP-osoitteen kanssa ja lähettävät paketin globaalin osoitteen mukaan. Tietokoneen nimen ja IP-osoitteen välillä ei ole vastaavuutta, joten verkkotunnuksen muuttamiseksi IP-osoitteeksi lähettävän laitteen on käytettävä DNS-palvelimelle luotua reititystaulukkoa. Esimerkiksi kirjoitamme sivuston osoitteen selaimeen, DNS-palvelin vastaa sen palvelimen IP-osoitteeseen, jolla sivusto sijaitsee, ja selain lukee tiedot ja vastaanottaa vastauksen.

Internetin lisäksi tietokoneille on mahdollista antaa verkkotunnuksia. Siten paikallisverkossa työskentely yksinkertaistuu. Kaikkia IP-osoitteita ei tarvitse muistaa. Sen sijaan voit antaa jokaiselle tietokoneelle minkä tahansa nimen ja käyttää sitä.

IP-osoite. Muoto. Komponentit. Aliverkon peite

IP-osoite on 32-bittinen numero, joka perinteisessä esityksessä kirjoitetaan pisteillä erotettuina numeroina väliltä 1-255.

IP-osoitteen tyyppi eri tallennusmuodoissa:

• Desimaali IP-osoite: 192.168.0.10.
• Saman IP-osoitteen binäärimuoto: 11000000.10101000.00000000.00001010.
• Osoitteen tallentaminen sisään heksadesimaalijärjestelmä merkintä: C0.A8.00.0A.

Verkkotunnuksen ja merkinnän pistenumeron välillä ei ole yhteyttä. erotin, mutta tietokone pystyy erottamaan ne. Voit tehdä tämän kolmella tavalla:

1. Kiinteä reunus. Tällä menetelmällä koko osoite jaetaan ehdollisesti tavu kerrallaan kahteen kiinteän pituiseen osaan. Jos siis annamme yhden tavun verkkonumerolle, saamme 28 verkkoa, joissa kussakin on 224 solmua. Jos rajaa siirretään yhden tavun verran oikealle, verkkoja on enemmän - 2 16 ja vähemmän solmuja - 2 16. Nykyään lähestymistapaa pidetään vanhentuneena, eikä sitä käytetä.
2. Aliverkon peite. Maski on yhdistetty IP-osoitteeseen. Maskissa on arvosarja "1" niissä biteissä, jotka on varattu verkkonumerolle, ja tietty määrä nollia niissä IP-osoitteen paikoissa, jotka on varattu solmunumerolle. Maskin ykkösten ja nollien välinen raja on verkkotunnuksen ja IP-osoitteen isäntätunnuksen välinen raja.
3. Osoiteluokkien menetelmä. Kompromissimenetelmä. Sitä käytettäessä käyttäjä ei voi valita verkkokokoja, mutta luokkia on viisi - A, B, C, D, E. Kolme luokkaa - A, B ja C - on tarkoitettu eri verkoille ja D ja E on varattu. verkkoja varten erityinen tarkoitus. Luokkajärjestelmässä jokaisella luokalla on oma rajansa verkkonumerolle ja solmutunnukselle.

IP-osoiteluokat

TO luokka A Näitä ovat verkot, joissa verkko tunnistetaan ensimmäisellä tavulla, ja loput kolme ovat solmun numero. Kaikki IP-osoitteet, joiden ensimmäisen tavun arvo on 1–126, ovat A-luokan verkkoja. A-luokan verkkoja on määrällisesti hyvin vähän, mutta jokaisessa niistä voi olla jopa 2 24 pistettä.

Luokka B- verkot, joissa kaksi suurinta bittiä ovat 10. Niissä verkon numerolle ja pistetunnisteelle on varattu 16 bittiä. Tuloksena käy ilmi, että luokan B verkkojen lukumäärä eroaa kvantitatiivisesti A-luokan verkkojen määrästä, mutta niillä on pienempi määrä solmuja - jopa 65 536 (2 16) yksikköä.

Verkoissa luokka C- solmuja on hyvin vähän - jokaisessa 2 8, mutta verkkojen määrä on valtava, koska verkkotunniste tällaisissa rakenteissa vie kolme tavua.

Verkot luokka D- kuuluvat jo erityisiin verkkoihin. Se alkaa sekvenssillä 1110 ja sitä kutsutaan monilähetysosoitteeksi. Liitännät luokkien A, B ja C osoitteisiin voivat olla osa ryhmää ja vastaanottaa yksittäisen osoitteen lisäksi ryhmäosoitteen.

Osoitteet luokka E- varauksessa tulevaisuutta varten. Tällaiset osoitteet alkavat sekvenssillä 11110. Todennäköisimmin näitä osoitteita käytetään ryhmäosoitteina, kun globaalissa verkossa on pulaa IP-osoitteista.

TCP/IP-protokollan määrittäminen

TCP/IP-protokollan määrittäminen on käytettävissä kaikissa käyttöjärjestelmissä. Näitä ovat Linux, CentOS, Mac OS X, Free BSD, Windows 7. TCP/IP-protokolla vaatii vain verkkosovittimen. Tietenkin palvelimien käyttöjärjestelmät pystyvät enemmän. TCP/IP-protokolla konfiguroidaan hyvin laajasti palvelinpalveluiden avulla. Tavallisten pöytätietokoneiden IP-osoitteet asetetaan verkkoyhteysasetuksissa. Siellä se konfiguroidaan verkko-osoite, yhdyskäytävä - pisteen IP-osoite, jolla on pääsy maailmanlaajuinen verkosto ja niiden pisteiden osoitteet, joissa DNS-palvelin sijaitsee.

Internet-protokolla TCP/IP voidaan määrittää sisään Manuaalitila. Vaikka tämä ei aina ole välttämätöntä. Voit vastaanottaa TCP/IP-protokollaparametreja dynaamisesti jakavasta palvelinosoitteesta automaattitilassa. Tätä menetelmää käytetään laajasti yritysten verkot. Päällä DHCP-palvelin voit yhdistää paikallisen osoitteen verkko-osoitteeseen, ja heti kun verkkoon ilmestyy kone jolla on annettu IP-osoite, palvelin antaa sille välittömästi valmiiksi valmistetun IP-osoitteen. Tätä prosessia kutsutaan varaukseksi.

TCP/IP Address Resolution Protocol

Ainoa tapa muodostaa suhde MAC-osoitteen ja IP-osoitteen välille on ylläpitää taulukkoa. Jos reititystaulukko on olemassa, jokainen verkkoliitäntä on tietoinen osoitteistaan ​​(paikallinen ja verkko), mutta herää kysymys kuinka järjestää pakettien vaihto solmujen välillä TCP/IP 4 -protokollaa käyttäen.

Miksi Address Resolution Protocol (ARP) keksittiin? TCP/IP-protokollaperheen ja muiden osoitusjärjestelmien yhdistämiseksi. Jokaiselle solmulle luodaan ARP-kartoitustaulukko, joka täytetään koko verkon kyselyllä. Tämä tapahtuu aina, kun tietokone sammutetaan.

ARP pöytä

Tältä näyttää esimerkki käännetystä ARP-taulukosta.