Рис. 5.1. Многоуровневая архитектура стека TCP/IP

Рис. 5.1. Многоуровневая архитектура стека TCP/IP

Уровень межсетевого взаимодействия.Основой всей архитектуры является уровень межсетевого взаимодействия, реализующий концепцию передачи пакетов без установления соединений. Именно этот уровень обеспечивает возможность перемещения пакетов по сети, используя наиболее рациональный в данный момент маршрут. Этот уровень называют также уровнем Internet, указывая тем самым на его основную функцию – передачу данных через составную сеть.

Основным протоколом сетевого уровня в терминах модели OSI в стеке TCP/IP является протокол IP (Internet Protocol). Этот протокол изначально проектировался как протокол передачи пакетов в составных сетях, состоящих из большого количества локальных сетей, объединенных как локальными, так и глобальными связями. Поэтому протокол IP хорошо работает в сетях со сложной топологией. Так как протокол IP является дейтаграммным протоколом (протокол без предварительного установления соединения), он не гарантирует доставку пакетов до узла назначения, но старается это сделать.

К уровню межсетевого взаимодействия относятся и все протоколы, связанные с составлением и модификацией таблиц маршрутизации, – протоколы сбора маршрутной информации RIP (Routing Internet Protocol) и OSPF (Open Shortest Path First), а также протокол межсетевых управляющих сообщений ICMP (Internet Control Message Protocol). ICMP предназначен для обмена информацией об ошибках между маршрутизаторами сети и узлом-источником пакета. С помощью специальных пакетов ICMP сообщает о невозможности доставки пакета, о превышении времени жизни или продолжительности сборки пакета из фрагментов, об аномальных величинах параметров, об изменении маршрута пересылки и типа обслуживания, о состоянии системы и т. п.

Основной уровень. Поскольку на сетевом уровне не устанавливаются соединения, то нет никаких гарантий, что все пакеты будут доставлены к месту назначения неповрежденными или придут в том же порядке, в котором они были отправлены. Эту задачу обеспечения надежной информационной связи между двумя конечными узлами решает основной уровеньстека TCP/IP, называемый также транспортным.

На этом уровне функционируют протокол управления передачей TCP (Transmission Control Protocol) и протокол дейтаграмм пользователя UDP (User Datagram Protocol). Протокол TCP обеспечивает надежную передачу сообщений между удаленными прикладными процессами за счет образования логических соединений. Этот протокол позволяет равноранговым объектам на компьютере-отправителе и компьютере-получателе поддерживать обмен данными в дуплексном режиме. TCP позволяет без ошибок доставить сформированный на одном из компьютеров поток байт к любому другому компьютеру, входящему в составную сеть. TCP делит поток байт на части — сегментыи передает их нижележащему уровню межсетевого взаимодействия. После того как эти сегменты будут доставлены средствами уровня межсетевого взаимодействия в пункт назначения, протокол TCP снова соберет их в непрерывный поток байт.

Протокол UDP обеспечивает передачу прикладных пакетов дейтаграммным способом, как и главный протокол уровня межсетевого взаимодействия IP, и выполняет только функции связующего звена (мультиплексора) между сетевым протоколом и многочисленными службами прикладного уровня или пользовательскими процессами.

Прикладной уровень. Прикладной уровеньобъединяет все службы, предоставляемые системой пользовательским приложениям. Прикладной уровень реализуется программными системами, построенными в архитектуре клиент-сервер, базирующимися на протоколах нижних уровней. В отличие от протоколов остальных трех уровней, протоколы прикладного уровня занимаются деталями конкретного приложения, а неспособами передачи данных по сети. Этот уровень постоянно расширяется за счет присоединения к старым сетевым службам типа Telnet, FTP, SMTP, DNS, NFS, SNMP сравнительно новых служб таких, например, как протокол передачи гипертекстовой информации HTTP.

Уровень сетевых интерфейсов.Идеологическим отличием архитектуры стека TCP/IP от многоуровневой организации других стеков является интерпретация функций самого нижнего уровня – уровня сетевых интерфейсов.Протоколы этого уровня должны обеспечивать интеграцию в составную сеть других сетей. При этом постановка задачи формулируется следующим образом: сеть TCP/IP должна иметь средства включения в себя любой другой сети, какую бы внутреннюю технологию передачи данных эта сеть не использовала. Поэтому этот уровень нельзя определить раз и навсегда. Для каждой включаемой в составную сеть подсети должны быть разработаны собственные интерфейсные средства. К таким интерфейсным средствам относятся протоколы инкапсуляции IP-пакетов уровня межсетевого взаимодействия в кадры локальных технологий.

Уровень сетевых интерфейсов в протоколах TCP/IP не регламентируется, но он поддерживает все популярные стандарты физического и канального уровней. Для локальных сетей это Ethernet, Token Ring, FDDI, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, 100VG-AnyLAN, для глобальных сетей — протоколы соединений «точка-точка» SLIP и РРР, протоколы территориальных сетей с коммутацией пакетов Х.25, frame relay. Разработана также специальная спецификация, определяющая использование технологии ATM в качестве транспорта канального уровня. Обычно при появлении новой технологии локальных или глобальных сетей она быстро включается в стек TCP/IP за счет разработки соответствующего документа, определяющего метод инкапсуляции IP-пакетов в ее кадры.

Соответствие уровней стека TCP/IP семиуровневой модели ISO/OSI. Так как стек TCP/IP был разработан до появления модели ISO/OSI, то соответствие уровней стека TCP/IP уровням модели OSI достаточно условно (рис. 5.6). Рассматривая многоуровневую архитектуру TCP/IP, можно выделить в ней, подобно архитектуре OSI, уровни, функции которых зависят от конкретной технической реализации сети, и уровни, функции которых ориентированы на работу с приложениями.

⇐ Предыдущая 123 Следующая ⇒