2.1. Структура стека протоколов tcp/ip
При рассмотрении процедур межсетевого взаимодействия всегда опираются на стандарты, разработанные International Standard Organization (ISO). Эти стандарты получили название "Семиуровневой модели сетевого обмена" или в английском варианте "Open System Interconnection Reference Model" (OSI Ref.Model). В данной модели обмен информацией может быть представлен в виде стека, представленного на рисунке 2.1. Как видно из рисунка, в этой модели определяется все - от стандарта физического соединения сетей до протоколов обмена прикладного программного обеспечения. Дадим некоторые комментарии к этой модели.
Физический уровень данной модели определяет характеристики физической сети передачи данных, которая используется для межсетевого обмена. Это такие параметры, как: напряжение в сети, сила тока, число контактов на разъемах и т.п. Типичными стандартами этого уровня являются, например RS232C, V35, IEEE 802.3 и т.п.
Рис. 2.1. Семиуровневая модель протоколов межсетевого обмена OSI
К канальному уровню отнесены протоколы, определяющие соединение, например, SLIP (Strial Line Internet Protocol), PPP (Point to Point Protocol), NDIS, пакетный протокол, ODI и т.п. В данном случае речь идет о протоколе взаимодействия между драйверами устройств и устройствами, с одной стороны, а с другой стороны, между операционной системой и драйверами устройства. Такое определение основывается на том, что драйвер - это, фактически, конвертор данных из оного формата в другой, но при этом он может иметь и свой внутренний формат данных.
К сетевому (межсетевому) уровню относятся протоколы, которые отвечают за отправку и получение данных, или, другими словами, за соединение отправителя и получателя. Вообще говоря, эта терминология пошла от сетей коммутации каналов, когда отправитель и получатель действительно соединяются на время работы каналом связи. Применительно к сетям TCP/IP, такая терминология не очень приемлема. К этому уровню в TCP/IP относят протокол IP (Internet Protocol). Именно здесь определяется отправитель и получатель, именно здесь находится необходимая информация для доставки пакета по сети.
Транспортный уровень отвечает за надежность доставки данных, и здесь, проверяя контрольные суммы, принимается решение о сборке сообщения в одно целое. В Internet транспортный уровень представлен двумя протоколами TCP (Transport Control Protocol) и UDP (User Datagramm Protocol). Если предыдущий уровень (сетевой) определяет только правила доставки информации, то транспортный уровень отвечает за целостность доставляемых данных.
Уровень сессии определяет стандарты взаимодействия между собой прикладного программного обеспечения. Это может быть некоторый промежуточный стандарт данных или правила обработки информации. Условно к этому уровню можно отнеси механизм портов протоколов TCP и UDP и Berkeley Sockets. Однако обычно, рамках архитектуры TCP/IP такого подразделения не делают.
Уровень обмена данными с прикладными программами (Presentation Layer) необходим для преобразования данных из промежуточного формата сессии в формат данных приложения. В Internet это преобразование возложено на прикладные программы.
Уровень прикладных программ или приложений определяет протоколы обмена данными этих прикладных программ. В Internet к этому уровню могут быть отнесены такие протоколы, как: FTP, TELNET, HTTP, GOPHER и т.п.
Вообще говоря, стек протоколов TCP отличается от только что рассмотренного стека модели OSI. Обычно его можно представить в виде схемы, представленной на рисунке 2.2.
Рис. 2.2. Структура стека протоколов TCP/IP
В этой схеме на уровне доступа к сети располагаются все протоколы доступа к физическим устройствам. Выше располагаются протоколы межсетевого обмена IP, ARP, ICMP. Еще выше основные транспортные протоколы TCP и UDP, которые кроме сбора пакетов в сообщения еще и определяют какому приложению необходимо данные отправить или от какого приложения необходимо данные принять. Над транспортным уровнем располагаются протоколы прикладного уровня, которые используются приложениями для обмена данными.
Базируясь на классификации OSI (Open System Integration) всю архитектуру протоколов семейства TCP/IP попробуем сопоставить с эталонной моделью (рисунок 2.3).
Рис. 2.3. Схема модулей, реализующих протоколы семейства TCP/IP в узле сети
Прямоугольниками на схеме обозначены модули, обрабатывающие пакеты, линиями - пути передачи данных. Прежде чем обсуждать эту схему, введем необходимую для этого терминологию.
Драйвер - программа, непосредственно взаимодействующая с сетевым адаптером.
Модуль - это программа, взаимодействующая с драйвером, с сетевыми прикладными программами или с другими модулями.
Схема приведена для случая подключения узла сети через локальную сеть Ethernet, поэтому названия блоков данных будут отражать эту специфику.
Сетевой интерфейс - физическое устройство, подключающее компьютер к сети. В нашем случае - карта Ethernet.
Кадр - это блок данных, который принимает/отправляет сетевой интерфейс.
IP-пакет - это блок данных, которым обменивается модуль IP с сетевым интерфейсом.
UDP-датаграмма - блок данных, которым обменивается модуль IP с модулем UDP.
TCP-сегмент - блок данных, которым обменивается модуль IP с модулем TCP.
Прикладное сообщение - блок данных, которым обмениваются программы сетевых приложений с протоколами транспортного уровня.
Инкапсуляция - способ упаковки данных в формате одного протокола в формат другого протокола. Например, упаковка IP-пакета в кадр Ethernet или TCP-сегмента в IP-пакет. Согласно словарю иностранных слов термин "инкапсуляция" означает "образование капсулы вокруг чужих для организма веществ (инородных тел, паразитов и т.д.)". В рамках межсетевого обмена понятие инкапсуляции имеет несколько более расширенный смысл. Если в случае инкапсуляции IP в Ethernet речь идет действительно о помещении пакета IP в качестве данных Ethernet-фрейма, или, в случае инкапсуляции TCP в IP, помещение TCP-сегмента в качестве данных в IP-пакет, то при передаче данных по коммутируемым каналам происходит дальнейшая "нарезка" пакетов теперь уже на пакеты SLIP или фреймы PPP.
Рис. 2.4. Инкапсуляция протоколов верхнего уровня в протоколы TCP/IP
Вся схема (рисунок 2.4) называется стеком протоколов TCP/IP или просто стеком TCP/IP. Чтобы не возвращаться к названиям протоколов расшифруем аббревиатуры TCP, UDP, ARP, SLIP, PPP, FTP, TELNET, RPC, TFTP, DNS, RIP, NFS:
TCP - Transmission Control Protocol - базовый транспортный протокол, давший название всему семейству протоколов TCP/IP.
UDP - User Datagram Protocol - второй транспортный протокол семейства TCP/IP. Различия между TCP и UDP будут обсуждены позже.
ARP - Address Resolution Protocol - протокол используется для определения соответствия IP-адресов и Ethernet-адресов.
SLIP - Serial Line Internet Protocol (Протокол передачи данных по телефонным линиям).
PPP - Point to Point Protocol (Протокол обмена данными "точка-точка").
FTP - File Transfer Protocol (Протокол обмена файлами).
TELNET - протокол эмуляции виртуального терминала.
RPC - Remote Process Control (Протокол управления удаленными процессами).
TFTP - Trivial File Transfer Protocol (Тривиальный протокол передачи файлов).
DNS - Domain Name System (Система доменных имен).
RIP - Routing Information Protocol (Протокол маршрутизации).
NFS - Network File System (Распределенная файловая система и система сетевой печати).
При работе с такими программами прикладного уровня, как FTP или telnet, образуется стек протоколов с использованием модуля TCP, представленный на рисунке 2.5.
Рис. 2.5. Стек протоколов при использовании модуля TCP
При работе с прикладными программами, использующими транспортный протокол UDP, например, программные средства Network File System (NFS), используется другой стек, где вместо модуля TCP будет использоваться модуль UDP (рисунок 2.6).
Рис. 2.6. Стек протоколов при работе через транспортный протокол UDP
При обслуживании блочных потоков данных модули TCP, UDP и драйвер ENET работают как мультиплексоры, т.е. перенаправляют данные с одного входа на несколько выходов и наоборот, с многих входов на один выход. Так, драйвер ENET может направить кадр либо модулю IP, либо модулю ARP, в зависимости от значения поля "тип" в заголовке кадра. Модуль IP может направить IP-пакет либо модулю TCP, либо модулю UDP, что определяется полем "протокол" в заголовке пакета.
Получатель UDP-датаграммы или TCP-сообщения определяется на основании значения поля "порт" в заголовке датаграммы или сообщения.
Все указанные выше значения прописываются в заголовке сообщения модулями на отправляющем компьютере. Так как схема протоколов - это дерево, то к его корню ведет только один путь, при прохождении которого каждый модуль добавляет свои данные в заголовок блока. Машина, принявшая пакет, осуществляет демультиплексирование в соответствии с этими отметками.
Технология Internet поддерживает разные физические среды, из которых самой распространенной является Ethernet. В последнее время большой интерес вызывает подключение отдельных машин к сети через TCP-стек по коммутируемым (телефонным) каналам. С появлением новых магистральных технологий типа ATM или FrameRelay активно ведутся исследования по инкапсуляции TCP/IP в эти протоколы. На сегодняшний день многие проблемы решены и существует оборудование для организации TCP/IP сетей через эти системы.
- Администрирование в информационных системах
- Глава 1. Информационные процессы в системах управления. Цели, задачи и функции администрирования в информационных системах
- Глава 2. Программное и техническое обеспечение современных ис и технологий управления организацией
- Глава 3. Методология построения администрирования и его средства
- Глава 4. Обеспечение иб в администрировании ис
- Глава 5. Управление конфигурацией и ресурсами ис
- Глава 6. Сетевые службы и их мониторинг
- Глава 7. Управление пользователями, сетевыми службами, дисками, службой печати
- 1.Теория администрирования сетей tcp/ip
- 1.1. Организация сети tcp/ip
- 1.2. Межсетевой обмен в сетях tcp/ip
- 1.3. Основные протоколы стека tcp/ip
- IPing - новое поколение протоколов ip
- 1.4. Принципы построения ip-адресов
- 1.5. Подсети
- 1.6.Порты и сокеты
- 1.7.Основные принципы ip-маршрутизации
- 1.8.Информационные сервисы Internet
- 1.9 Система Доменных Имен
- 1.10 Электронная почта в Internet
- 1.11 Взаимодействие отдельных эвм друг с другом
- 1.12 Обмен файлами. Служба ftp
- 2. Администрирование сетей
- 2.1. Учетные записи и группы безопасности
- 2.1.1. Понятие пользовательской учетной записи
- 2.1.2.Встроенные пользовательские учетные записи Windows 2000/xp
- 2.1.3. Группы безопасности
- 2.1.4.Типы учетных записей
- 2.1.5. Встроенные группы безопасности
- 2.2. Администрирование файлов и папок
- 2.2.1. Режимы доступа к папкам
- 2.2.2. Права доступа
- 2.3.3 Права доступа при копировании (перемещении) файлов.
- 2.3. Сервисы сетей ncp/ip
- 2.3.1. Протокол динамической конфигурации клиентских машин
- Администрирование информационных систем Правила эксплуатации и ответственные за их соблюдение
- Проектирование информационных систем и их приемка
- Защита от вредоносного программного обеспечения
- Обслуживание систем
- Сетевое администрирование
- Защита носителей информации
- Обмен данными и программным обеспечением
- Проблема организации администрирования крупных информационных систем.
- Администрирование в информационных системах
- 1. Ведение. Основные проблемы администрирования сетей tcp/ip и информационных технологий Internet
- 1.1. Организация сети tcp/ip
- 1.2. Подключениe локальной или корпоративной сети к Internet
- 1.3. Маршрутизация в сетях tcp/ip
- 1.4. Система доменных имен
- 1.5. Обмен электронной почтой
- 1.6. Организация информационного обслуживания на основе технологий Internet
- 1.7. Проблемы безопасности сетей tcp/ip
- 2. Основы межсетевого обмена в сетях tcp/ip
- 2.1. Структура стека протоколов tcp/ip
- 2.2. Основные протоколы стека tcp/ip
- 2.2.1. Протоколы slip и ppp
- 2.2.2. Протокол arp. Отображение канального уровня на уровень межсетевого обмена
- 2.2.3. Протокол ip
- 2.8. Формат пакета Ipv4
- 2.2.4. IPing - новое поколение протоколов ip
- 2.3. Принципы построения ip-адресов
- 2.4. Подсети
- 2.5. Порты и сокеты
- 2.6. Основные принципы ip-маршрутизации
- 2.7. Настройка операционной системы и сетевые интерфейсы
- 2.8. Настройка сетевых интерфейсов
- 2.8.1. Настройка Ethernet-интерфейса
- 2.8.2. Настройка slip
- 2.8.3. Настройка интерфейса ppp
- 2.9. Маршрутизация, протоколы динамической маршрутизации, средства управления маршрутами
- 2.9.1. Статическая маршрутизация
- 2.9.2. Динамическая маршрутизация
- 2.9.3. Программа routed
- 2.9.4. Программа gated
- 2.10 Анализ и фильтрация tcp/ip пакетов
- 3. Информационные сервисы Internet
- 3.1. Система Доменных Имен
- 3.1.1. Принципы организации dns
- 3.1.3. Регистрация доменных имен
- 3.1.4. Серверы доменных имен и механизм поиска ip-адреса
- 3.1.5. Настройка resolver
- 3.1.6. Программа named
- 3.1.6.1. Файлы настройки named
- 3.1.6.2. Запись "Start Of Authority"
- 3.1.6.3. Запись "Name Server"
- 3.1.6.4. Адресная запись "Address"
- 3.1.6.5. Запись Mail eXchanger
- 3.1.6.6. Запись назначения синонима каноническому имени "Canonical Name"
- 3.1.6.7. Записи типа "Pointer"
- 3.1.6.8. Запись типа hinfo
- 3.1.6.9. Запись определения информационных сервисов "Well Known Services"
- 3.1.6.10. Команды описания зоны
- 3.1.6.11. Файлы описания зоны
- 3.1.7. Примеры настроек программы named и описания зон
- 3.1.7.1. Небольшой поддомен в домене ru
- 3.1.7.2. Описание "прямой" и "обратной" зон для поддомена определенного на двух подсетях
- 3.1.7.3. Делегирование поддомена внутри домена
- 3.1.8. Программа nslookup
- 3.1.9. Dns и безопасность
- 3.2. Электронная почта в Internet
- 3.2.1. Принципы организации
- 3.2.2. Формат почтового сообщения (rfc-822)
- 3.2.3. Формат представления почтовых сообщений mime и его влияние на информационные технологии Internet
- 3.2.3.1. Поле версии mime (mime-Version)
- 3.2.3.2. Поле типа содержания тела почтового сообщения (Content-Type)
- 3.2.3.3. Поле типа кодирования почтового сообщения (Content-Transfer-Encoding)
- 3.2.3.4. Дополнительные необязательные поля
- 3.2.4. Протокол обмена почтой smtp (Simple Mail Transfer Protocol)
- 3.2.5. Интерфейс Eudora
- 3.2.6. Системы почтовой рассылки (программа sendmail)
- 3.2.6.1. Принцип работы программы sendmail
- 3.2.7. Настройка программы sendmail
- 3.2.7.1. Тестирование Sendmail и способы запуска
- 3.3. Эмуляция удаленного терминала. Удаленный доступ к ресурсам сети
- 3.3.1. Протокол Telnet
- 3.3.2. Интерфейс пользователя (telnet) и демон (telnetd)
- 3.3.2.1. Программа-сервер (telnetd)
- 3.3.2.2. Программа-клиент (telnet)
- 3.3.3. Организация модемных пулов, настройка оборудования. Квоты пользователей
- 3.4. Обмен файлами. Служба архивов ftp
- 3.4.1. Типы информационных ресурсов
- 3.4.2. Протокол ftp
- 3.4.3. Сервер протокола - программа ftpd
- 3.5. Администрирование серверов World Wide Web
- 3.5.1. История развития, отцы-основатели, современное состояние
- 3.5.2. Понятие гипертекста
- 3.5.3. Основные компоненты технологии World Wide Web
- 3.5.4. Архитектура построения системы
- 3.5.4.1. Язык гипертекстовой разметки html
- 3.5.4.2. Принципы построения и интерпретации html
- 3.5.5. Протокол обмена гипертекстовой информацией (HyperText Transfer Protocol, http 1.0.)
- 3.5.5.1. Форма запроса клиента
- 3.5.5.2. Методы доступа
- 3.5.5.3. Ответ сервера
- 3.5.5.4. Защита сервера от несанкционированного доступа
- 3.5.6. Universal Resource Identifier - универсальный идентификатор. Спецификация универсального адреса информационного ресурса в сети
- 3.5.6.1. Принципы построения адреса www
- 3.5.6.2. Схемы адресации ресурсов Internet
- 3.5.7. Common Gateway Interface - средство расширения возможностей технологии World Wide Web
- 3.5.7.1. Механизмы обмена данными
- 3.5.7.2. Практика применения скриптов cgi
- 3.5.8. Выбор и установка сервера протокола http и другого программного обеспечения базы данных World Wide Web
- 3.5.8.1. Структура базы данных сервера www
- 3.5.8.2. Редакторы html-документов
- 3.5.8.3. Графические редакторы и их особенности
- 3.5.8.4. Серверы протокола http
- 3.5.8.5. Выбор, установка и настройка сервера
- 3.5.8.6. Обслуживание запросов
- 3.5.9. Организация информационной службы на основе технологии World Wide Web
- 3.5.9.1. Статистика доступа к системе и ее анализ
- 3.6. Информационно-поисковые системы Internet
- 3.6.1. Архитектура современных информационно-поисковых систем World Wide Web
- 3.6.2. Информационные ресурсы и их представление в информационно-поисковой системе
- 3.6.3. Информационно-поисковый язык системы
- 3.6.4. Типы информационно-поисковых языков
- 3.6.5. Традиционные информационно-поисковые языки и их модификации
- 3.6.6. Информационно-поисковые языки Internet
- 3.6.7. Интерфейс системы
- 5. Литература
- Администрирование сети и сервисов internet учебное пособие
- Содержание
- Введение в ip-сети
- Принципы построения составных сетей
- Локализация трафика и изоляция сетей
- Согласование протоколов канального уровня
- Маршрутизация в сетях с произвольной топологией
- Сетевой уровень и модель osi
- Функции сетевого уровня
- Протоколы передачи данных и протоколы обмена маршрутной информацией
- Стек протоколов tcp/ip История и перспективы стека tcp/ip
- Структура стека tcp/ip. Краткая характеристика протоколов
- Адресация в ip-сетях Типы адресов: физический (mac-адрес), сетевой (ip-адрес) и символьный (dns-имя)
- Три основных класса ip-адресов
- Соглашения о специальных адресах: broadcast, multicast, loopback
- Отображение физических адресов на ip-адреса: протоколы arp и rarp
- Отображение символьных адресов на ip-адреса: служба dns
- Автоматизация процесса назначения ip-адресов узлам сети - протокол dhcp
- Протокол межсетевого взаимодействия ip
- Формат пакета ip
- Управление фрагментацией
- Маршрутизация с помощью ip-адресов
- Пример взаимодействия узлов с использованием протокола ip
- Структуризация сетей ip с помощью масок
- Протокол доставки пользовательских дейтаграмм udp
- Зарезервированные и доступные порты udp
- Мультиплексирование и демультиплексирование прикладных протоколов с помощью протокола udp
- Формат сообщений udp
- Протокол надежной доставки сообщений tcp
- Сегменты tcp
- Порты и установление tcp-соединений
- Концепция квитирования
- Реализация скользящего окна в протоколе tcp
- Выбор тайм-аута
- Реакция на перегрузку сети
- Формат сообщений tcp
- Протокол обмена управляющими сообщениями icmp Общая характеристика протокола icmp
- Формат сообщений протокола icmp
- Сообщения о недостижимости узла назначения
- Перенаправление маршрута
- Протоколы обмена маршрутной информацией стека tcp/ip
- Дистанционно-векторный протокол rip
- Комбинирование различных протоколов обмена. Протоколы egp и bgp сети Internet
- Протокол состояния связей ospf
- Развитие стека tcp/ip: протокол iPv.6
- Администрирование информационных систем (tcp/ip)
- Преподаватели
- Аннотация
- Знания и умения, полученные в результате обучения
- Зачет и экзамен
- Требования к начальному уровню знаний
- Программа курса
- Полезные Интернет-ссылки