Тема 2 сетевые протоколы, используемые в сети Интернет

2.1 Иерархия протоколов TCP/IP

2.2 Служба архивов FTP

2.2.1 FTP-протокол.

2.2.2 Модели работы FTP.

2.2.3 Команды протокола.

2.2.4 Утилита FTP.

2.1 Иерархия протоколов TCP/IP

	Application level
	Transport level
	Internet level
	Network interface
	Hardware level

Рис. 2.1 Иерархия протоколов TCP/IP

Протоколы TCP/IP широко применяются во всем мире для соединения компьютеров в сеть Интернет. Архитектура протоколов TCP предназначена для объединенной сети, состоящей из соединенных друг с другом шлюзами отдельных разнородных компьютерных подсетей. Иерархию управления в TCP/IP-сетях обычно представляют в виде модели, приведенной на рисунке.

1.Нижний уровень hardware описывает ту или иную среду передачи данных

2.На уровне network interface (сетевой интерфейс) лежит аппаратно – зависимое программное обеспечение, реализующее, распространение информации на том или ином отрезке среды передачи данных. Отметим, что TCP/IP, изначально ориентированный на независимость от среды передачи данных, никаких ограничений "от себя" на программное обеспечение, этих двух уровней не накладывает. Понятия «среда передачи данных» и «программное обеспечение сетевого интерфейса» могут на практике иметь различные по сложности и функциональности наполнения. Это могут быть и простое модемное двухточечное звено, и представляющая сложную многоузловую коммуникационную структуру сеть Х.25 или Frame Relay.

3.Уровень Internet (межсетевой) представлен протоколом IP. главная задача – маршрутизация (выбор пути через множество промежуточных узлов) при доставке информации от узла отправителя до узла-адресата. Вторая важная задача протокола IP – сокрытие аппаратно-программных особенностей среды передачи данных и предоставление вышележащим уровням единого унифицированного и аппаратно независимого интерфейса для доставки информации. Достигаемая при этом канальная (аппаратная) независимость и обеспечивает много платформенное применение приложений, работающих над TCP/IP.

4.Протокол IP не обеспечивает транспортную службу в том смысле, что не гарантирует доставку пакетов, сохранение порядка и целостности потока пакетов и не различает логические объекты (процессы), порождающие поток информации. Это задачи других протоколов – TCP и UDP, относящихся к следующему transport (транспортному) уровню. TCP и UDP реализуют различные режимы доставки данных. TCP, как говорят, – протокол с установлением соединения. Это означает, что два узла, связывающиеся помощи этого протокола, "договариваются" о том, что будут обме­ниваться потоком данных, и принимают некоторые соглашения об управлении этим потоком. UDP (как, собственно, и IP) является дейтаграммным протоколом, т. е. таким, что каждый блок переда­ваемой информации (пакет) обрабатывается и распространяется от узла к узлу не как часть некоторого потока, а как независимая еди­ница информации – дейтаграмма (datagram).

Передаваемая по сети информация разбива­ется на пакеты – небольшие (не более 1500 символов) порции данных Пакеты посылают независимо друг от друга, а в пункте приема собира­ются в нужной последовательности. Такой режим передачи называется дейтаграммным. Другими словами, протокол UDP распределяет ин­формацию по множеству дейтаграмм, после чего в пункте приема прове­ряет их достоверность и собирает снова. Протокол IP управляет адреса­цией, последовательностью и пересылкой.

5.Протоколы TCP/IP относятся к транспортному уровню Эталонной модели взаимодействия открытых систем и не зависят от протоколов других уровней этой модели. Благода­ря этому протоколы TCP/IP идеально подходят для современной Интернет. Когда сорок (или около того) миллионов людей используют в своей ра­боте самые разнообразные системы, значительно удобнее осуществлять проверку ошибок на уровне протокола, который поддерживают все эти системы.

В UDP для проверки правильности пакета используется механизм, который носит название контрольная сумма. Контрольная сумма – это число, помещаемое в дейтаграмму и вычисляемое по специальному алгоритму для всех символов дейтаграммы. Заголовок содержит также номер дейтаграммы в передаваемой последовательности дейтаграмм, служащий для определения порядка дейтаграмм при восстановлении первоначаль­ной информации. После добавления заголовка UDP передает дейтаграм­му протоколу IP.

Протокол IP добавляет к каждой дейтаграмме заголовок адреса. Заголовок включает в себя адреса отправителя и получателя каждой дейтаграммы. После этого IP передает дейтаграмму компьютеру-отправителю, использующему собственный протокол (например, протокол Интернет Point-to-Point (точка-точка) или сокращенно – РРР), который помещает дейтаграмму в кадр данных.

Пока кадр данных путешествует по Интернет, он проходит через несколько IP-маршрутизаторов Интернет. Каждый маршрутизатор читает адрес назначения кадра и выбирает адрес следующего маршрутизатора, которому нужно послать кадр, чтобы тот достиг пункта назначения. Вследствие того, что поток информации в сети никогда не бывает постоянным, то разные кадры могут идти через различные маршрутизаторы. Кроме того, некоторые маршрутизаторы могут не работать по какой-либо причине. Если маршрутизатор IP обнаруживает, что адрес занят или не работает, то он выбирает альтернативный адрес, по которому и посылает кадр.

Из всего этого следует, что кадры могут прибыть по назначению совсем не в том порядке, в котором они были отправлены из исходного пункта, следовательно, их нужно проверить и выстроить по порядку.

Если поле «Контрольная сумма». UDP-заголовка содержит нулевое значение, это означает, что источник UDP-пакета контрольную сумму не подсчитывал, и приемник выполнять ее проверку не должен. Некоторые реализации протокола UDP (например, в SunOS – клоне ОС UNIX от Sun Microsystems) контрольную сумму не подсчитывают в принципе, полагаясь на возможности контроля целостности данных, реализованные в протоколах сетевого уровня (например, в Ethernet). Описание протокола UDP дано в RFC 768.

Основные характеристики UDP:

· реализует взаимодействие в режиме без установления логического (виртуального) соединения;

· организует поблочный (дэйтаграммный, пакетный) тип передачи данных;

· для идентификации партнеров по взаимодействию на транспортном уровне использует 16-битовые «номера портов»;

· не гарантирует надежной передачи данных (возможна как потеря UDP-пакетов, так и их дублирование);

· не имеет средств уведомления источника UDP-пакета о правильности/ошибочности в его приеме адресатом;

· не обеспечивает правильный порядок доставки UDP-пакетов от источника к приемнику;

· может гарантировать целостность данных в UDP-пакете за счет использования контрольной суммы;

· очень прост (особенно, по сравнению с протоколом TCP).

Следует отметить, что, по сути дела, протокол транспортного уровня UDP играет роль интерфейса для прикладных программ к средствам протокола межсетевого уровня IP.

Рассмотрим протокол управления передачей TCP (Transmission Control Protocol). Он является протоколом транспортного уровня и базируется на возможностях, предоставляемых межсетевым протоколом IP. Основная задача TCP – обеспечение надежной передачи данных в сети. Описание протокола TCP дано в RFC 793.

Основные характеристики TCP:

· реализует взаимодействие в режиме с установлением логического (виртуального) соединения;

· обеспечивает двунаправленную дуплексную связь;

· организует потоковый (с точки зрения пользователя) тип передачи данных;

· дает возможность пересылки части данных, как «экстренных»;

· для идентификации партнеров по взаимодействию на транспортном уровне использует 16-битовые «номера портов»;

· реализует принцип «скользящего окна» (sliding window) для повышения скорости передачи;

· поддерживает ряд механизмов для обеспечения надежной передачи данных.

Несмотря на то, что для пользователя передача данных с использованием протокола TCP выглядит как потоковая, на самом же деле обмен между партнерами осуществляется посредством пакетов данных, которые называются «TCP-пакетами». Для каждого пакета подсчитывается контрольная сумма.

По­сле того как получающий компьютер принимает кадр, он первым делом проверяет верхний и нижний заголовки кадра, чтобы удостовериться в корректности содержащейся в нем дейтаграммы. IP отвечает за адрес ка­ждой дейтаграммы, а TCP проверяет корректность дейтаграммы. Для этого рассчитывается контрольная сумма, которая сравнивается с исход­ной. Если контрольные суммы не совпадают, то TCP посылает запрос на повторную отправку пакета. После получения и проверки всех дейта­грамм, TCP восстанавливает их порядок, удаляет заголовки и передает информацию получающему компьютеру.

Взаимодействие прикладных программ, использующих транспортные услуги протокола TCP (или UDP), строится согласно модели «клиент-сервер», которая подразумевает, что одна программа (сервер) всегда пассивно ожидает обращения к ней другой программы (клиента). Связь программы-клиента и сервера идентифицируется пятеркой:

1. используемый транспортный протокол (TCP или UDP);

2. IP-адрес сервера;

3. номер порта сервера;

4. IP-адрес клиента;

5. номер порта клиента.

Протоколы транспортного уровня, обеспечивающие надежную передачу данных (TCP), предполагают обязательное подтверждение принимающей стороной правильности полученных данных.

В «простых» протоколах сторона, отправляющая данные, отсылает пакет с данными принимающей стороне и переходит в состояние ожидания подтверждения получения правильных данных. Только после приема подтверждения становится возможной следующая посылка. Очевидно, что такой подход использует пропускную способность сети неэффективно.

В протоколе TCP используется более совершенный принцип «скользящего окна» (sliding window), который заключается в том, что каждая сторона может отправлять партнеру максимум столько байт, сколько партнер указал в поле «размер окна» заголовка TCP-пакета, подтверждающего получение предыдущих данных. Размер окна, как правило, определяется объемом свободного места в буферах принимающего TCP-модуля.

Принцип «скользящего окна» обеспечивает «опережающую» посылку данных с «отложенным» их подтверждением. Следует отметить недостаток этого механизма: если в течение некоторого времени не будет получено «отсроченное» подтверждение ранее отправленного пакета, то отправляющий TCP-модуль будет вынужден повторить посылку всех TCP-пакетов, начиная с неподтвержденного.

Взаимодействие партнеров с использованием протокола TCP строится в три этапа:

· установление логического соединения;

· обмен данными;

· закрытие соединения.

6. Выше – на уровне application (прикладном) – лежат прикладные задачи, такие как обмен, файлами (File Transfer Protocol, FTP) и со­общениями электронной почты (Simple Mail Transfer Protocol, SMTP), терминальный доступ к удаленным серверам (Telnet)

Дата добавления: 2014-01-11