3) сетевой уровень.
Сетевой уровень отвечает за выбор маршрута следования и коммутацию пакетов. Основным протоколом этого уровня в стеке протоколов TCP/IP является протокол IP (Internet Protocol).
4) транспортный уровень
Транспортный уровень модели формирует сегменты данных, размер которых зависит от протокола, и преобразует их в поток, обеспечивая надёжную передачу данных.
5) сеансовый уровень
Сетевой уровень отвечает за поддержание сеанса связи, позволяет приложениям взаимодействовать между собой длительное время (в том числе в периоды неактивности приложений)
6) уровень представлений
Уровень представлений имеет дело не только с форматами и представлением данных, он также занимается структурами данных, которые используются программами.
7) прикладной (приложений) уровень
Прикладной уровень обеспечивает взаимодействие пользовательских приложений с сетью. Этот уровень позволяет приложениям использовать сетевые службы, такие как удалённый доступ к файлам и базам данных, пересылка электронной почты. Также отвечает за передачу служебной информации, предоставляет приложениям информацию об ошибках и формирует запросы к уровню представления.
Инкапсуляция - это процесс спуска данных с верхних уровней узла к нижним с добавлением к ним специальных заголовков, соответствующих протоколам текущего уровня. [1]
Документы, входящие в систему стандартов информационного обмена между вычислительными системами:
1) эталонная модель OSI
2) стандартизация методологии и средств тестирования комфорности (X290)
3) стандарты протоколов и сервисов сетевых технологий.
Комфорность - соответствие объекта его нормативно-технической документации.
4) Стандарты абстрактных методов тестирования сетевых протоколов.
5) Стандарты общесистемных функций (управления, безопасности, качества сервисов)
6) Вспомогательные документы (руководства, словари понятий, технические отчёты и др.) [2]
Как уже было написано, на каждом уровне эталонной модели взаимодействия двух хостов (модели OSI) работают свои устройства, обеспечивающие передачу данных, используя те или иные стандарты: технологии и протоколы. Каждый протокол также работает на своём уровне.
Рассмотрим следующую таблицу [1]: Соответствие протоколов и уровней.
| Название уровня | Блоки данных (PDU) | Протоколы, стандарты и форматы данных |
| Application | Данные (Data) | FTP, HTTP, TFTP, SMTP, DNS, SNMP, POP3. |
| Presentation | Форматы данных: JPEG, GIF, ASCII. Шифрование: RSA, DES, ГОСТ89Сжатие: ZIP, RAR. | |
| Session | SQL, RPC | |
| Transport | Сегменты (Segments) | TCP, UDP, SPX. |
| Network | Пакеты (Packets) | IP, IPX, ARP. |
| Data Link | Кадры (Frames) | HDLC, PPP, Frame Relay, STP, Ethernet, Token Ring, IEEE 802.2, IEEE 802.3 |
| Physical | Биты (Bits), а точнее сигналы | Стандарты на схемы кодирования сигналов.Стандарты на среды передачи данных. Витая пара: UTP CAT5, UTP CAT3, Shielded TP.Коаксиальный кабель: Thin и Thick Ethernet. Стандарты структуриро-ванных кабельных сетей: TIA/EIA-568A,B; |
Далее я посчитал целесообразным рассмотреть подробнее некототорые протоколы и технологии.
Уровень сетевого интерфейса. Стек TCP/IP на нижнем уровне (1,2 уровни модели OSI) поддерживает все популярные стандарты физического и канального уровней: для локальных сетей - это Ethernet, Token Ring, FDDI, для глобальных - протоколы работы на аналоговых коммутируемых и выделенных линиях SLIP, РРР, протоколы территориальных сетей Х.25 и ISDN
Рассмотрим Ethernet - пакетную технологию передачи данных для локальных сетей.
Спецификации: 10Base-5, 10Base-2,10Base-T, 10Base-F [4]
Для передачи сигнала используются: коаксиальный кабель (спецификации: 10base5, 10base2), витая пара (спецификации: 10baseT, 100baseT), оптоволокно (10baseFL, 1000baseSXLX). Для построения сети Ethernet на основе витой пары необходим концентратор или коммутатор Ethernet. На физическом уровне стандарта Ethernet используются манчестерские схемы кодирования. Логическая топология у технологии Ethernet - шина. Циркуляция данных в сети происходит согласно следующему алгоритму. Если одно устройство сети Ethernet хочет передать данные другому устройству, то оно вначале прослушивает канал передачи данных, ожидая его освобождения. Когда канал свободен, формируется кадр: в поле кадра DA записывается MAC-адрес (уникальный физический адрес) места назначения, в SA - собственный MAC-адрес. Кадр попадает на концентратор, который усиливает сигнал и рассылает его по всем портам. Все устройства, подключенные к концентратору, получают этот кадр, проверяют, совпадает ли их собственный адрес с адресом места назначения. Если да, то принимают кадр; если нет - отбрасывают.
При одновременной передаче двух хостов возможно возникновение коллизий. Коллизия - это наложение амплитуд двух сигналов, обнаруживаемое с помощью пороговой схемы. Коллизия приводит к искажению данных, поэтому после обнаружения коллизии формируется так называемый JAM-сигнал длиной в 32 бита и посылается в среду передачи данных. После получения JAM-сигнала все узлы сети узнают о происшествии (возникновении коллизии). Узлы прекращают передачу кадров на случайно выбранные промежутки времени. Этот механизм доступа к среде называется множественным доступом с контролем несущей и обнаружением коллизий, Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection (CSMA/CD). Область сети, в которой происходят коллизии, называется доменом коллизий.
Далее рассмотрим протокол PPP. Протокол PPP используется в глобальных сетях. Как правило, используется для установления прямой связи между двумя узлами сети, причем он может обеспечить аутентификацию соединения, шифрование и сжатие данных. Используется на многих типах физических сетей: нуль-модемный кабель, телефонная линия, сотовая связь и. т.д. Существуют следующие виды протокола: PPPoE (используется для Ethernet, DSL), PPPoA (используется для (AAL5). PPP представляет собой целое семейство протоколов: протокол управления линией связи (LCP), протокол управления сетью (NCP), протоколы аутентификации (PAP, CHAP), многоканальный протокол PPP (MLPPP).
Итак, рассмотренные стандарты (Ethernet, PPP) работают на первом уровне модели TCP/IP и соответственно на 1 и 2-ом уровнях модели OSI.
Уровень Internet. Здесь работают такие протоколы как IP, IPx, ARP, ICMP.
Одна из задач, которая стоит перед протоколом IP, - обеспечение совместной согласованной работы в распределенной сети, состоящей из локальных сетей с разными технологиями 2-уровня. Но при этом возникает следующая проблема: "Мы знаем IP-адрес места назначения, какой физический адрес места назначения необходимо указать в заголовке кадра?". В стеке протоколов TCP/IP решением этой проблемы занимается протокол ARP.
ARP (Address Resolution Protocol) - протокол разрешения адресов, этот протокол разрешает IP адрес в MAC адрес. ARP - данные инкапсулируются в кадр LAN. ICMP - протокол управляющих межсетевых сообщений, обеспечивает выработку управляющих сообщений об ошибках и перенос запросов/сообщений для диагностических программ (таких как ping).
Транспортный уровень. На этом уровне в стеке протоколов TCP/IP используются два протокола: UDP (User Datagram Protocol - протокол пользовательских датаграмм, описан в RFC 768) и TCP (Transmission Control Protocol - протокол управления передачей, описан в RFC 793).
UDP - это ненадежный протокол без установления соединения и без гарантированной доставки. UDP обеспечивает минимальные транспортные услуги для протоколов прикладного уровня. Само приложение должно контролировать пропущенные или искаженные данные, запрашивать их повторно или игнорировать пропуски и искажения.
TCP - это надежный протокол с гарантированной доставкой и установлением соединения. TCP - протокол, обеспечивающий управляемую скорость передачи. Данный протокол использует следующие механизмы:
1) монопольное соединение TCP. Означает, что при установке сеанса TCP соединение монопольно и уникально для двух хостов.
2) порядковые номера. Обеспечивают хронологию в посылке и приеме данных TCP.
3) квитанции подтверждения. Используются для сообщения отправителю о приеме данных. Работа TCP протокола состоит из 3 этапов: Установка соединения. Передача данных. Завершение соединения.
Протоколы прикладных уровней.
FTP (File Transfer Protocol) - протокол передачи файлов. Предназначен для передачи файлов между хостами. Один из хостов играет роль сервера, именно на нем размещаются файлы. Второй - клиента. Для передачи данных используют 20 порт, в качестве транспортного протокола TCP. Для передачи команд управления - 21 порт (протокол TCP).
TFTP (Trivial File Transfer Protocol) - простой протокол передачи файлов. Предназначен для передачи файлов по надежным каналам связи. В качестве транспорта использует UDP. Сходен по назначению с FTP. Используется, в частности, для загрузки образов IOS и конфигурационных файлов в маршрутизаторы и коммутаторы.
HTTP (HyperText Transfer Protocol) - протокол предназначен для передачи гипертекста. Гипертекст - это специальный документ, записанный на языке разметки HTML. Обозреватель Интернет, такие, как Netscape, Internet Explorer или Opera, интерпретируют этот язык и команды протокола, затем представляют все в графическом, удобочитаемом виде. Интернет своей популярностью обязан именно этому протоколу. Здесь используется клиент-серверная технология. Обозреватель Интернет - это клиент, HTTP-сервер, работающий на 80 порту - сервер, обрабатывающий запросы клиентов.
SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) - простой протокол передачи почты, использует 25 порт для отправки сообщений электронной почты.
POP3 (Post Office Protocol) - протокол, с помощью которого клиенты забирают почту с почтового сервера, использует 110 порт.
Telnet - протокол терминальной службы, использует 23 порт. Позволяет получить доступ к консоли сервера и запускать на нем различные задачи. Протокол не обеспечивает безопасного соединения: трафик не шифруется, а пароли передаются в открытом виде. Сейчас существуют более совершенные и защищенные службы.