Потоки даних

Структура зв'язків протокольних модулів

Що таке TCP/IP?

Технічні деталі та структура зв’язків протокольних модулів

Термін “TCP/IP" звичайно означає все, що пов'язано з протоколами TCP і IP. Він охоплює ціле сімейство протоколів, прикладні програми і навіть саму мережу. До складу сімейства входять протоколи UDP, ARP, ICMP, TELNET, FTP і багато хто інші. TCP/IP це технологія міжмережевої взаємодії.Модуль IP створює єдину логічну мережу.

Архітектура протоколів TCP/IP призначена для об'єднаної мережі, що складається з сполучених один з одним шлюзами окремих різнорідних пакетних подсетей, до яких підключаються різнорідні машини. Кожна з подсетей працює у відповідності зі своїми специфічними вимогами і має свою природу коштів зв'язку. Однак передбачається, що кожна подсеть може прийняти пакет інформації (дані з відповідним мережевим заголовком) і доставити його за вказаною адресою в цієї конкретної подсети. Не потрібно, щоб подсеть гарантувала обов'язкову доставку пакетів і мала надійний протокол передачі. Таким чином, дві машини, підключені до однієї подсети, можуть обмінюватися пакетами. Коли необхідно передати пакет між машинами, підключеними до різним подсетям, то машина-відправник посилає пакет у відповідний шлюз (шлюз підключений до подсети також як звичайний вузол). Звідти пакет прямує по певному маршруту через систему шлюзів і подсетей, поки не досягне шлюзу, підключеного до тієї ж подсети, що і машина-одержувач; там пакет прямує до одержувача. Проблема доставки пакетів в такій системі вирішується шляхом реалізації у всіх вузлах і шлюзах міжмережевого протоколу IP. Міжмережевий рівень є по суті базовим елементом у всій архітектурі протоколів, забезпечуючи можливість стандартизації протоколів верхніх рівнів.

Логічна структура мережевого програмного забезпечення, реалізуючий протоколи сімейства TCP/IP в кожному вузлі мережі internet, зображена на мал. 1. Прямокутники означають обробку даних, а лінії, що з'єднують прямокутники, шляхи передачі даних. Горизонтальна лінія внизу малюнка означає кабель мережі Ethernet, яка використовується як приклад фізичної середи. Розуміння цієї логічної структури є основою для розуміння всієї технології internet.

МАЛ. 1 Структура протокольних модулів у вузлі мережі TCP/IP

Введемо ряд базових термінів, які ми будемо використати надалі.

Драйвер це програма, безпосередньо взаємодіюча з мережевим адаптером. Модуль це програма, взаємодіюча з драйвером, мережевими прикладними програмами або іншими модулями. Драйвер мережевого адаптера і, можливо, інші модулі, специфічні для фізичної мережі передачі даних, надають мережевий інтерфейс для протокольних модулів сімейства TCP/IP.

Назва блоку даних, що передається по мережі, залежить від того, на якому рівні стека протоколів він знаходиться. Блок даних, з яким має справа мережевий інтерфейс, називається кадром; якщо блок даних знаходиться між мережевим інтерфейсом і модулем IP, то він називається IP-пакетом; якщо він між модулем IP і модулем UDP, то UDP-датаграммой; якщо між модулем IP і модулем TCP, то ТСР-сегментом (або транспортним повідомленням); нарешті, якщо блок даних знаходиться на рівні мережевих прикладних процесів, то він називається прикладним повідомленням.

Ці визначення, звичайно, недосконалі і неповні. До того ж вони міняються від публікації до публікації.

Розглянемо потоки даних, що проходять через стек протоколів, зображений на мал. 1. У разі використання протоколу TCP (Transmission Control Protocol протокол управління передачею), дані передаються між прикладним процесом і модулем TCP. Типовим прикладним процесом, що використовує протокол TCP, є модуль FTP (File Transfer Protocol протокол передачі файлів). Стек протоколів в цьому випадку буде FTP/TCP/IP/ENET. При використанні протоколу UDP (User Datagram Protocol протокол призначених для користувача датаграмм), дані передаються між прикладним процесом і модулем UDP. Наприклад, SNMP (Simple Network Management Protocol простий протокол управління мережею) користується транспортними послугами UDP. Його стек протоколів виглядає так: SNMP/UDP/IP/ENET.

Коли Ethernet-кадр попадає в драйвер мережевого інтерфейсу Ethernet, він може бути направлений або в модуль ARP (Address Resolution Protocol адресний протокол), або в модуль IP (Internet Protocol міжмережевий протокол). На те, куди повинен бути направлений Ethernet-кадр, вказує значення поля типу в заголовку кадру.Якщо IP-пакет попадає в модуль IP, то дані, що містяться в йому можуть бути передані або модулю TCP, або UDP, що визначається полем “протокол" в заголовку IP-пакету. Якщо UDP-датаграмма попадає в модуль UDP, то на основі значення поля “порт" в заголовку датаграммы визначається прикладна програма, якій повинне бути передане прикладне повідомлення. Якщо ТСР-повідомлення попадає в модуль TCP, то вибір прикладної програми, якій повинне бути передане повідомлення, здійснюється на основі значення поля “порт" в заголовку ТСР-повідомлення. Передача даних в зворотну сторону здійснюється досить просто, оскільки з кожного модуля існує тільки один шлях вниз. Кожний протокольний модуль додає до пакету свій заголовок, на основі якого машина, що прийняла пакет, виконує демультиплексирование. Дані від прикладного процесу проходять через модулі TCP або UDP, після чого попадають в модуль IP і звідти на рівень мережевого інтерфейсу. Хоч технологія internet підтримує багато різних серед передачі даних, тут ми будемо передбачати використання Ethernet, оскільки саме ця середа частіше за все служить фізичною основою для IP-мережі.

Машина на мал. 1 має одну точку з'єднання з Ethernet. Шестибайтный Ethernet-адреса є унікальною для кожного мережевого адаптера і розпізнається драйвером..Машина має також четырехбайтный IP-адресу. Ця адреса означає точку доступу до мережі на інтерфейсі модуля IP з драйвером. IP-адреса повинна бути унікальною в межах всієї мережі Internet.Работающая машина завжди знає свою IP-адресу і Ethernet-адресу.

Можливості Internet настільки широкі, наскільки у людини тільки може хватить фантазії. Мережева технологія вже серйозно зарекомендувала себе як найкраще джерело інформації на заході і стрімко розвивається в станах колишнього Радянського Союзу. Наприклад в Росії в минулому році Internet отримала розвиток в 400%, на Україні тільки 300%. На сьогоднішній день в нашій країні зареєстрований більше за 10000 користувачів і це число постійно зростає. На думку і глибокому переконанню генерального директора компанії Microsoft Била Гейтса світову спільноту на підходячи до кінця 20 сторіччя, стрімко рухається до неминучого переродження в мережеве вже через 5-10 років. Тому особливо важливо саме сьогодні звернути свою увагу до даної технологічної перспективи, і постаратися зробити все можливе для інтеграції Internet в сферу освіти.

Internet - найбільша глобальна комп'ютерна мережа, що зв'язує десятки мільйонів абонентів у більш як 150 країнах світу. Щомісяця її поширеність зростає на 7-10%. Internet утворює немовби ядро, яке забезпечує, взаємодію інформаційних мереж, що належать різним установам у всьому світі. Якщо раніше вона використовувалася виключно як середовище для передачі файлів і повідомлень електронної пошти, то сьогодні вирішуються більш складні завдання, які підтримують функції мережного пошуку та доступу до розподілених інформаційних ресурсів й електронних архівів. Таким чином, Internet можна розглядати як деякий глобальний інформаційний простір.

Мережа Internet, що служила спочатку дослідницьким і навчальним групам, стає все популярнішою в ділових колах. Компанії спокушують дешевий глобальний зв'язок і його швидкість, зручність для проведення сумісних робіт, доступні програми, унікальна база даних цієї мережі. Вони розглядають глобальну комп'ютерну мережу як доповнення до своїх власних локальних мереж. Уже кілька років розвиваються і встигли широко ввійти в практику в розвинених країнах технології Intranet, що є інформаційними технологіями "великої" мережі в корпоративних мережах і навіть у дуже невеликих мережах ПК підприємств малого бізнесу. При низькій вартості послуг (часто це тільки фіксована щомісячна плата за лінії зв'язку або телефон) користувачі можуть дістати доступ до комерційних і некомерційних інформаційних служб США, Канади, Австралії, європейських країн, а тепер уже України та Росії. В архівах вільного доступу мережі Internet можна знайти інформацію практично з усіх сфер людської діяльності, починаючи з нових наукових відкриттів до прогнозу погоди на завтра. В Internet можна знайти рекламу багатьох тисяч фірм і розмістити (часто безкоштовно!) свою рекламу. Крім того, Internet надає унікальні можливості дешевого, надійного та конфіденційного глобального зв'язку. Це виявляється дуже зручним для фірм, що мають свої філіали по всьому світу, транснаціональних корпорацій і структур управління. Як правило, використання інфраструктури Internet для міжнародного зв'язку коштує набагато дешевше від прямого комп'ютерного зв'язку через супутниковий канал або телефон.

Електронна пошта - найпоширеніша послуга мережі Internet. Сьогодні свою адресу в системі електронної пошти мають сотні мільйонів чоловік. Вартість пересилання листа електронною поштою значно нижча за пересилання звичайного листа. Крім того, повідомлення, передане електронною поштою, досягає адресата протягом кількох хвилин, тоді як звичайний лист він одержує через кілька днів, а то і тижнів.

Стандарти Internet забезпечують можливість групової роботи над спільним проектом за допомогою електронної пошти, гіпертекстових документів (служба WWW), а також за допомогою теле-, аудіо- і навіть відеоконференцій у масштабі реального часу. Для забезпечення інформаційної безпеки в мережі застосовуються різні протоколи шифрування конфіденційної інформації, електронні підписи, сертифікація інформації. Заборона на несанкціоноване переміщення даних між локальною мережею підприємства і глобальною мережею може забезпечуватися спеціальними комп'ютерами або програмами (брандмауерами).

Дата добавления: 2014-11-29