Какой протокол используют для передачи файлов в еаис

Обновлено: 04.07.2024

Протокол передачи файлов (File Transfer Protocol – FTP ) – это стандартный механизм для копирования файла от одного хоста другим [19]. Передача файлов от одного компьютера к другому – это одна из большого числа общих задач, выполнение которой ожидается от организованной сети и взаимодействия между сетями.

Хотя передача файлов от одной системы к другой кажется простой и прямолинейной задачей, вначале должны быть решены некоторые проблемы. Например, две системы могут использовать различные соглашения об именах файлов. Две системы могут иметь различные пути для представления текстов и данных. Две системы могут иметь различные структуры директорий. Все эти проблемы решает FTP очень простым и элегантным методом.

FTP отличается от других приложений типа клиент- сервер тем, что он устанавливает два соединения между хостами. Одно соединение применяется для передачи данных, другое — для управления информацией (команды и отклики). Разделение команд и передачи управляющих данных делает FTP более эффективным. Управление соединением использует очень простые правила для связи. Нам нужна для передачи только линия команд или линия откликов. С другой стороны, соединение для данных нуждается в более сложных правилах из-за разнообразия типов данных.

FTP использует два заданных порта: порт 21 для управления и порт 20 для передачи данных.

Рисунок 13.1 показывает базовую модель FTP . Клиент имеет три компоненты: пользовательский интерфейс , процесс управления клиентом и процесс передачи клиентских данных. Соединение для передачи сигналов управления происходит между процессами управления. Соединение для передачи данных делается для процессов обмена данными.

Соединение передачи сигналов управления остается открытым в течение всей интерактивной сессии FTP . Соединение передачи данных каждый раз открывается командой, чтобы вызвать передаваемый файл , и затем закрывается, когда файл передан. Другими словами, когда пользователь начинает FTP -сессию, соединение для передачи сигналов управления открывается. Пока оно открывается, соединение для передачи данных может быть открыто и закрыто много раз, если передается несколько файлов.

Соединения

Два FTP -соединения – для передачи команд управления и передачи данных — используют различные стратегии и различные номера портов.

Соединение для передачи команд управления

Соединение для передачи команд управления создается тем же самым методом, что и другие соединения, рассмотренные далее. Имеется два шага:

  1. сервер пассивно открывается, подключается к заданному порту и ждет клиента;
  2. клиент использует временный порт, и сессия активно открывается.

Соединение для передачи команд управления остается открытым в течение всего процесса. Тип услуги, используемый в соответствии с IP-протоколом, – это минимизация задержки, потому что это диалоговая связь между пользователем (человеком) и сервером. Пользователи различного типа посылают команды и ожидают получение откликов без существенной задержки. Рис. 13.2 показывает начальное соединение между сервером и клиентом. Конечно, после начального соединения процесс сервера порождает "дочерние" процессы и назначает свободное обслуживание клиента "дочерним" процессом, использующим кратковременный порт.

Соединение для передачи данных

Соединение для передачи данных использует заданный порт 20. Однако создание соединения для передачи данных отличается от предыдущего. FTP создает соединение для передачи данных следующим образом:

  1. Клиент (не сервер) вызывает пассивное открытие кратковременного порта. Это может быть сделано клиентом, потому что клиент вызывает команды для передачи файлов.
  2. Клиент посылает номер этого порта серверу, используя команду PORT (ниже эта команда будет рассмотрена).
  3. Сервер получает номер порта, вызывает активное открытие заданного порта 20 и получает номер временного порта.

Шаги для создания начального соединения для передачи данных показаны на рис. 13.3. Позднее мы увидим, что эти шаги меняются, если используется команда PASV .


Рис. 13.3. Создание соединения для передачи данных

Установление соединения

Процессы FTP клиента и сервера, которые выполняются на различных компьютерах, могут устанавливать соединение друг с другом. Эти два компьютера могут использовать различные операционные системы, различные наборы символов, различные структуры и различные форматы файлов. FTP должен сделать совместимой всю эту неоднородность.

FTP обладает двумя различными подходами для управления соединением: одним для соединения для передачи команд управления и одним для передачи данных. Рассмотрим отдельно каждый метод.

Связь по каналу (соединению) для передачи команд управления

FTP применяет те же самые методы, что TELNET или SMTP, для коммутации по установлению соединения для команд управления. Он использует набор символов NVT ASCII ( Рисунок 13.4). Связь устанавливается с помощью команд и откликов. Посылается одна команда (отклик) в один момент времени. Каждая команда или отклик – это только короткая строка, так что мы можем не беспокоиться о формате файла или структуре файла. Каждая строка заканчивается двумя символами, обозначающими конец строки (возврат каретки и перевод строки).

Связь по каналу (соединению) передачи данных

Цель и реализация соединения для передачи данных отличается от соединения для сигналов управления. Мы хотим передать файлы по каналу для передачи данных. Клиент должен различать тип файла, который должен быть передан, структуру данных и режим передачи. Перед тем как передавать по каналу для передачи данных, мы подготавливаем передачу по каналу для сигналов управления. Проблема разнородности решается с помощью определения трех атрибутов: тип, структура данных и режим передачи ( рисунок 13.5).


Рис. 13.5. Использование соединения для передачи данных

Тип файла

FTP может передавать через соединение для передачи данных следующие типы файлов:

  • ASCII-файл. Это формат, используемый по умолчанию для трансляции текстовых файлов. Каждый символ закодирован с использованием NVT ASCII-символов. Передатчик преобразует файл из собственного представления в NVT ASCII, и приемник преобразует символы NVT ASCII в собственное представление.
  • EBCDIC-файл. Если оба конца соединения используют кодирование EBCDIC , файл может быть передан с использованием EBCDIC -кодирования.
  • Image-файл. Этот файл по умолчанию — формат для передачи двоичных файлов. Файл посылается как непрерывный поток бит без всякой интерпретации и кодирования. Он в большинстве случаев используется для передачи двоичных файлов, таких как компилированная программа.

Если файл закодирован в ASCII или EBCDIC , другие атрибуты должны дополняться, чтобы определить возможность печати файла:

  1. Запрещенный для печати. Это формат по умолчанию для передачи текстовых файлов. Файл не содержит "вертикальных" спецификаций для печати. Это означает, что файл не может быть напечатан без предварительной обработки, потому что он не содержит символов, интерпретируемых для вертикального передвижения печатающей головки . Этот формат используется для файлов, которые будут накоплены и обработаны позднее.
  2. TELNET. В этом формате файл содержит NVT ASCII вертикальные символы, такие, как CR (перевод каретки), LN (перевод строки), NL (новая строка) и VT (вертикальное табулирование). Эти файлы могут быть напечатаны после передачи

Структура данных

FTP может передавать файл по соединению для передачи данных, используя одну из следующих интерпретаций структуры данных:

Режимы передачи

FTP может передавать файл по соединению для передачи данных, используя один из трех следующих режимов передачи:

  • Поточный режим. Это режим по умолчанию. Данные доставляются от FTP к TCP как непрерывный поток данных. TCP отвечает за разбиение данных на сегменты соответствующего размера. Если данные — просто поток байтов (файловая структура), то не нужно никакого признака окончания файла. Окончание файла в этом случае — это разъединение соединения данных отправителем. Если данные разделены на записи (структура по записи), каждая запись будет иметь однобайтный символ окончания записи ( EOR — end of record).
  • Блочный режим. Данные могут быть доставлены от FTP и TCP в блоках. В этом случае блоку предшествует трехбайтный заголовок. Первый байт называется дескриптор блока, следующие два байта определяют размер блока в байтах.
  • Сжатый режим. Если файл большой, данные могут быть сжаты. Метод сжатия использует нормальное кодирование длины. В этом методе последовательное повторное появление блока данных заменяется одним вхождением и числом повторений. В тексте файла это обычно пробел (пустоты). В двоичном файле нулевые символы обычно сжимаются.

Команды обработки

FTP использует соединение управления для того, чтобы установить связь между процессом управления клиента. В течение этой связи команды посылаются от клиента к серверу, и отклики посылаются от сервера к клиенту ( рисунок 13.6).

Понятие комплекса средств автоматизации. Иерархический принцип.

Системы обработки данных. Глобальные, региональные и локальные сети ЭВМ. Информационный обмен между компонентами.

Технология информационного обмена. Режимы обработки данных в ЕАИС. Протоколы обмена. Состав, структура и способы организации информации в ЕАИС. Требования к унифицированной системе документов. Система классификации и кодирования. Общесистемное программное обеспечение. Системы управления базами данных. Системы проектирования и средства разработки.

Прикладное программное обеспечение. Способы организации диалога пользователей с техническими средствами. Показатели при выборе диалоговых языков.

Понятие комплекса средств автоматизации. Иерархический принцип. Техническое обеспечение

Исходя из основных принципов построения комплекса тех­нических средств в ЕАИС определяются требования к структу­ре комплекса, номенклатуре и количеству технических средств, а также критерии выбора комплекса технических средств сбора, передачи, представления и обработки информации.

Техническое обеспечение ЕАИС ФТС России строится по иерархическому принципу.

На верхнем уровне системы таможенных органов России находится ГНИВЦ. Комплекс его технических средств включает центральные ЭВМ и интеллектуальные терминалы, объеди­ненные в единую вычислительную сеть, а также локальные вы­числительные сети (ЛВС) некоторых функциональных управлений ФТС России и технологическую ЛВС (ТЛВС) ГНИВЦ.

В качестве центральных ЭВМ используются только двух­процессорные машины NCR-3555 с общим объемом накопите­лей 15 Гигабайт на каждой. Дополнительно используются две мини-ЭВМ mVAX-3500 с аналогичными ресурсами памяти. Предварительная обработка информации производится на серверах ЛВС ГТК России и ГНИВЦ, после чего она передается на центральную ЭВМ. В качестве серверов (задействовано 4) используются ЭВМ типа NCR-3447 с двумя накопителями по 1 Гбайт каждый (общий объем файл-серверов — 8 Гбайт). Для управления ресурсами ЛВС используется системный про­граммный пакет NetWare 3.11.

К ЛВС ФТС России, не связанным с общей вычислительной сетью, следует отнести ЛВС Управления федеральных таможен­ных доходов (УФТД), Управления материально-технического снабжения (УМТС) и Управления делами (УД) ФТС России.

На региональном уровне наиболее мощные ЭВМ типа NCR-3447 установлены в региональных таможенных управ­лениях (Уральском, Западно-Сибирском, Восточно-Сибирском) и региональных отделах ГНИВЦ. Другие управления и регио­нальные отделы ГНИВЦ оснащены ЭВМ типа NCR-3350.

Для обеспечения автоматизированного обмена информацией между таможенными органами комплексы технических средств различных уровней посредством ряда телекоммуникационных сетей объединены в единую информационную вычислитель­ную сеть (ИВС).

Понятие комплекса средств автоматизации

В структуре ЕАИС особое место занимает совокупность средств, которые обеспечивают ее функционирование в целях возможности решения задач любым участникам процесса ин­формационного обеспечения. Эта совокупность называется ком­плексом средств автоматизации.

Комплекс средств автоматизации (КСА) представляет собой совместно поставляемую совокупность взаимосвязан­ных комплексов технических и программных средств (изде­лий), разработанных и изготовленных как продукция производ­ственно-технического назначения.

Это означает, что разработка и поставка для эксплуатации элементов ЕАИС должны осуществляться комплексно. В практике применения ЕАИС мы всегда имеем дело не с аб­страктной ЕАИС, а с ее КСА в каждом звене информатизации. В состав КСА кроме технических и программных средств могут включаться также другие изделия и /или документы, входящие в информационное, организационное или другие виды обеспечения ЕАИС. Например, в состав КСА для ЕАИС обязательно должны включаться инструкции операторам ЕАИС.

Для решения сложных задач информатизации в ЕАИС при­меняются системы обработки данных (СОД), которые со­стоят из одной или нескольких ЭВМ.

Для работы со сложными распределенными объектами ис­пользуется система распределенных по звеньям информатизации, но связанных между собой ЭВМ, называемая сетью ЭВМ. Сети ЭВМ бывают глобальные, региональные и локальные. Применение каждого типа сетей ЭВМ в ЕАИС зависит от ха­рактера и объема решаемых задач информатизации в данном звене. Рассмотрим подробнее сети ЭВМ.

Глобальная вычислительная сеть ЕАИС состоит из базовой сети передачи данных, сети ЭВМ и абонентской сети.

Каждая ЭВМ связана с другими ЭВМ глобальной сети через узлы связи (УС), соединения которых образуют некоторую сеть, называемую базовой сетью передачи данных (СПД).

Узлы связи сами могут содержать специализированные (ком­мутационные) ЭВМ для реализации обмена информацией между ЭВМ в сети.

Общение пользователей с ближайшей ("своей") ЭВМ про­исходит через специальные устройства — терминалы Т (оконечные устройства). В качестве терминалов могут вы­ступать: телеграфные аппараты и телетайпы, печатающие уст­ройства и устройства отображения информации (индивидуаль­ные или коллективные), клавиатура и даже целые ассоциации терминалов, называемые абонентскими пунктами (АП).

Совокупность терминалов на каждом рабочем месте долж­ностных лиц называется автоматизированным рабочим местом (АРМ), в глобальной вычислительной сети — або­нентской сетью.

Если бы вычислительная сеть состояла из ЭВМ, которые расположены на малом удалении друг от друга, то узлы связи и базовая сеть передачи данных (СПД) не потребовались бы со­всем. Однако в общем случае ЭВМ могут быть удалены в сети друг от друга на расстояние в тысячи и десятки тысяч километ­ров. В этом случае узлы связи и базовая СПД являются обяза­тельными элементами вычислительной сети.

Автоматизированные системы, построенные на базе сети ЭВМ, применяются для автоматизации процессов в системах с пространственно разнесенными органами и объектами. Таковы­ми могут быть ЕАИС отрасли, некоторого региона или крупно­го формирования. Всякую сеть ЭВМ для обеспечения работы ЕАИС можно расчленить на составные части, соответствующие автоматиза­ции информации в каком-либо звене информационной системы. Такие частные сети ЭВМ называют региональными сетями. Региональные сети ЭВМ, принадлежащие разным звеньям одной или различным по назначению ЕАИС, объединяются в общую сеть через свои узлы связи.Такие региональные сети ЭВМ могут относиться к ЕАИС от­дельных отраслей или регионов.

Объединение региональных сетей в глобальную сеть воз­никает при объединении различных ЕАИС в одну общую — интегрированную ЕАИС. Такое объединение является весь­ма перспективным при автоматизации информационного обес­печения сложных пространственно разнесенных объектов.

3. Технология информационного обмена. Режимы обработки данных в ЕАИС. Протоколы обмена. Состав, структура и способы организации информации в ЕАИС. Требования к унифицированной системе документов. Система классификации и кодирования. Общесистемное программное обеспечение. Системы управления базами данных. Системы проектирования и средства разработки.

Информационный обмен между компонентами ЕАИС осу­ществляется посредством локальных вычислительных сетей и глобальных сетей передачи данных. Система глобальных теле­коммуникаций реализуется с помощью информационно-вычис­лительной сети "Контроль".

обеспечивает автоматизированный обмен информацией между центральным аппаратом ГТК России, ГНИВЦ и террито­риально распределенными таможенными учреждениями РФ на основе применения современной технологии и интегрированно­го использования вычислительной техники и систем передачи информации;

повышает оперативность и надежность обмена информа­цией между таможенными учреждениями РФ в процессе управ­ления таможенным контролем.

Телекоммуникационное оборудование, на базе которого развернута ИВС "Контроль" ФТС России, обеспечивает возмож­ность доступа таможенных органов РФ к информационно-вы­числительным ресурсам ГТК России, а также удаленное управ­ление элементами сети из центра управления сетью, используя стандартные протоколы управления.

Для объединения всех структурных элементов транспорт­ной среды в единое целое выработаны соответствующие техни­ческие требования, учитывающие функциональные особенности передачи информации и требования рекомендаций Междуна­родного консультативного комитета по телефонии и телеграфии (МККТТ) для сетей пакетной коммутации, на основе протоко­лов TCP/IP и Х.25.

Коммуникационное обеспечение предоставляет:

максимальную пропускную способность;

прохождение пакета по сети за минимальную стоимость;

в случае необходимости защиту информации (ГОСТ 28147-89 по шифрованию данных в компьютерных системах на основе единого алгоритма криптографического преобразо­вания);

необходимую (в зависимости от требований приложе­ний) скорость передачи данных, обеспечивающую комплексное функционирование ИВС "Контроль" ФТС России.

Пользователю предоставлены следующие услуги:

автоматизированный межмашинный обмен информацией (файлами данных, интерактивными и факсимильными сообще­ниями, речевой связью и т.д.) между ФТС России, ГНИВЦ и территориально распределенными таможенными органами;

доступ пользователей к информационно-вычислитель­ным ресурсам, в том числе к базам данных территориально рас­пределенных органов ФТС России, ГНИВЦ;

обмен деловой корреспонденцией в электронном виде между организациями, предприятиями и отдельными сотрудни­ками таможенных органов (электронная почта);

доступ посредством ИВС "Контроль" к информационно-вычислительным ресурсам сторонних организаций.

Архитектура центра управления сетью и системы административного управления ИВС строится в соответствии с реко­мендациями Международной организации по стандартизации управления взаимодействием открытых систем.

Архитектура сети не только соответствует современному уровню технических средств, но и учитывает рекомендации Меж­дународной организации по стандартизации в будущем.

Система административного управления ИВС реализует

отображение состояния компонент и обеспечение мониторинга работы технических средств ИВС;

управление элементами ИВС;

сбор и хранение статистической информации о работе ИВС.

Функционирование системы административного управле­ния (САУ) не должно влиять на пропускную способность сети. САУ ИВС физически располагается в центральном звене сети, содержащем главные информационно-вычислительные и теле­коммуникационные ресурсы ФТС России. Установление порядка использования ресурсов технических средств и управление под­множеством сети, принадлежащим таможенным управлениям, является исключительной прерогативой формируемой в уста­новленном порядке администрации сети.

Базовым элементом информационного обмена между ком­понентами ЕАИС является технология информационного обмена, которая определяет:

правила, методы и средства организации передачи данных;

средства контроля за прохождением данных на всех эта­пах движения;

описания регламента информационного обмена, определя­ющего направление, время или частоту, объем передачи данных.

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Сложно представить современную жизнь без интернета. Но на базовом уровне глобальная сеть — это, по сути, просто связь между разными компьютерами. Обеспечивают эту связь сетевые протоколы передачи данных — перечень правил, определяющих особенности и порядок передачи информации.

Вообще, протоколов передачи данных существует довольно много. Мы же поговорим о самых основных.

IP — Internet Protocol

Первым объединил отдельные ПК в единую сеть. Можно сказать, что этот протокол является наиболее простым. А еще он ненадежен, ведь он не подтверждает доставку пакетов получателю, как и не контролирует целостность данных. По IP-протоколу передача данных происходит без установки соединения.

Главная задача IP — маршрутизация датаграмм, то есть речь идет об определении пути следования данных по узлам сети. До сего дня наиболее популярной версией являлся IPv4 с 32-битными адресами. Но, как известно, 4.29 млрд IPv4-адресов — это много, но уже давно недостаточно. Поэтому существует IPv6, который призван решить проблему переполнения адресов.

TCP/IP — Transmission Control Protocol/Internet Protocol

Это уже стек протоколов TCP и IP. TCP обеспечивает и контролирует передачу данных и следит за надежностью и целостностью. IP отвечает за маршрутизацию. Протокол TCP нередко используется другими, более комплексными протоколами.

UDP — User Datagram Protocol

Обеспечивает передачу данных, не создавая предварительного соединения между ними. UDP считают недостаточно надежным, т. к. пакеты могут не только не дойти, но и продублироваться либо прийти не по порядку.

Но есть и преимущество: скорость доставки данных. Именно поэтому в приложениях, особо чувствительных к сетевым задержкам, нередко применяют UDP.

FTP — File Transfer Protocol

Служит для передачи файлов. Этот протокол не новый -- его успешно применяли задолго до появления IP. Он и сегодня используется при организации удаленного доступа к хостингам.

Надежен, гарантирует передачу данных, функционирует по принципу клиент-серверной архитектуры. Для работы с файловой системой сервера пользователь проходит аутентификацию (анонимный вариант тоже возможен), после чего получает доступ.

DNS представляет собой не только систему доменных имён (Domain Name System). Это еще и протокол, без которого данная система работать бы не смогла. Протокол дает возможность клиентским компьютерам запрашивать у DNS-сервера IP-адрес какого-нибудь сайта, плюс он помогает осуществлять обмен БД между серверами DNS. В работе системы также используются протоколы TCP и UDP.

NTP — Network Time Protocol

На самом деле, не все протоколы передачи используются для обмена классического вида информацией. Протокол NTP служит для синхронизации локальных часов устройства со временем в глобальной/локальной сети. NTP задействует алгоритм Марзулло, в результате чего выбирается наиболее точный источник времени. А еще NTP работает поверх UDP, что позволяет ему достигать максимальной скорости передачи данных. В целом протокол довольно устойчив к изменениям задержек в глобальной/локальной сети.

SSH — Secure SHell

Обеспечивает удаленное управление ОС с применением TCP. В SSH шифруют весь трафик, при этом сохраняется возможность выбора алгоритма шифрования. Это необходимо для передачи паролей и прочей важной информации.

А еще SSH дает возможность обрабатывать любые другие протоколы передачи данных. Таким образом, кроме удаленного управления компьютером, через этот протокол вы сможете пропускать любые файлы либо даже аудио/видео-потоки.

SSH обычно применяют при работе с хостингами (клиент получает возможность удаленно подключиться к серверу и работать с ним).

Руководство по стеку протоколов TCP/IP для начинающих

Cтек протоколов TCP/IP широко распространен. Он используется в качестве основы для глобальной сети интернет. Разбираемся в основных понятиях и принципах работы стека.

Основы TCP/IP

Стек протоколов TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol, протокол управления передачей/протокол интернета) — сетевая модель, описывающая процесс передачи цифровых данных. Она названа по двум главным протоколам, по этой модели построена глобальная сеть — интернет. Сейчас это кажется невероятным, но в 1970-х информация не могла быть передана из одной сети в другую, с целью обеспечить такую возможность был разработан стек интернет-протоколов также известный как TCP/IP.

Разработкой этих протоколов занималось Министерство обороны США, поэтому иногда модель TCP/IP называют DoD (Department of Defence) модель. Если вы знакомы с моделью OSI, то вам будет проще понять построение модели TCP/IP, потому что обе модели имеют деление на уровни, внутри которых действуют определенные протоколы и выполняются собственные функции. Мы разделили статью на смысловые части, чтобы было проще понять, как устроена модель TCP/IP:


Уровневая модель TCP/IP

Три верхних уровня — прикладной, транспортный и сетевой — присутствуют как в RFC, так и у Таненбаума и других авторов. А вот стоит ли говорить только о канальном или о канальном и физическом уровнях — нет единого мнения. В RFC они объединены, поскольку выполняют одну функцию. В статье мы придерживаемся официального интернет-стандарта RFC и не выделяем физический уровень в отдельный. Далее мы рассмотрим четыре уровня модели.

Канальный уровень (link layer)

Предназначение канального уровня — дать описание тому, как происходит обмен информацией на уровне сетевых устройств, определить, как информация будет передаваться от одного устройства к другому. Информация здесь кодируется, делится на пакеты и отправляется по нужному каналу, т.е. среде передачи.

Этот уровень также вычисляет максимальное расстояние, на которое пакеты возможно передать, частоту сигнала, задержку ответа и т.д. Все это — физические свойства среды передачи информации. На канальном уровне самым распространенным протоколом является Ethernet, но мы рассмотрим его на примере в конце статьи.

Межсетевой уровень (internet layer)

Каждая индивидуальная сеть называется локальной, глобальная сеть интернет позволяет объединить все локальные сети. За объединение локальных сетей в глобальную отвечает сетевой уровень. Он регламентирует передачу информации по множеству локальных сетей, благодаря чему открывается возможность взаимодействия разных сетей.

Межсетевое взаимодействие — это основной принцип построения интернета. Локальные сети по всему миру объединены в глобальную, а передачу данных между этими сетями осуществляют магистральные и пограничные маршрутизаторы.

Маска подсети и IP-адреса


Маска подсети помогает маршрутизатору понять, как и куда передавать пакет. Подсетью может являться любая сеть со своими протоколами. Маршрутизатор передает пакет напрямую, если получатель находится в той же подсети, что и отправитель. Если же подсети получателя и отправителя различаются, пакет передается на второй маршрутизатор, со второго на третий и далее по цепочке, пока не достигнет получателя.

Протокол интернета — IP (Internet Protocol) используется маршрутизатором, чтобы определить, к какой подсети принадлежит получатель. Свой уникальный IP-адрес есть у каждого сетевого устройства, при этом в глобальной сети не может существовать два устройства с одинаковым IP. Он имеет два подвида, первым был принят IPv4 (IP version 4, версии 4) в 1983 году.

IPv4 предусматривает назначение каждому устройству 32-битного IP-адреса, что ограничивало максимально возможное число уникальных адресов 4 миллиардами (2 32 ). В более привычном для человека десятичном виде IPv4 выглядит как четыре блока (октета) чисел от 0 до 255, разделенных тремя точками. Первый октет IP-адреса означает его класс, классов всего 4: A, B, C, D.

IPv6 имеет вид восьми блоков по четыре шестнадцатеричных значения, а каждый блок разделяется двоеточием. IPv6 выглядит следующим образом:

Так как IPv6 адреса длинные, их разрешается сокращать по следующим правилам: ведущие нули допускается опускать, например в адресе выше :00FF: позволяется записывать как :FF:, группы нулей, идущие подряд тоже допустимо сокращать и заменять на двойное двоеточие, например, 2DAB:FFFF::01AA:00FF:DD72:2C4A. Допускается делать не больше одного подобного сокращения в адресе IPv6.

IP предназначен для определения адресата и доставки ему информации, он предоставляет услугу для вышестоящих уровней, но не гарантирует целостность доставляемой информации.

ICMP и IGMP


ICMP никогда не вызывается сетевыми приложениями пользователя, кроме случаев диагностики сети, к примеру, пинг (ping) или traceroute (tracert). ICMP не передает данные, это отличает его от транспортных TCP и UDP, расположенных на L3, которые переносят любые данные. ICMP работает только с IP четвертой версии, с IPv6 взаимодействует ICMPv6.

Сетевые устройства объединяются в группы при помощи IGMP, используемый хостами и роутерами в IPv4 сетях. IGMP организует multicast-передачу информации, что позволяет сетям направлять информацию только хостам, запросившим ее. Это удобно для онлайн-игр или потоковой передаче мультимедиа. IGMP используется только в IPv4 сетях, в сетях IPv6 используется MLD (Multicast Listener Discovery, протокол поиска групповых слушателей), инкапсулированный в ICMPv6.

Транспортный уровень (transport layer)

Постоянные резиденты транспортного уровня — протоколы TCP и UDP, они занимаются доставкой информации.

TCP (протокол управления передачей) — надежный, он обеспечивает передачу информации, проверяя дошла ли она, насколько полным является объем полученной информации и т.д. TCP дает возможность двум хостам производить обмен пакетами через установку соединения. Он предоставляет услугу для приложений, повторно запрашивает потерянную информацию, устраняет дублирующие пакеты, регулируя загруженность сети. TCP гарантирует получение и сборку информации у адресата в правильном порядке.

UDP (протокол пользовательских датаграмм) — ненадежный, он занимается передачей автономных датаграмм. UDP не гарантирует, что всех датаграммы дойдут до получателя. Датаграммы уже содержат всю необходимую информацию, чтобы дойти до получателя, но они все равно могут быть потеряны или доставлены в порядке отличном от порядка при отправлении.

UDP обычно не используется, если требуется надежная передача информации. Использовать UDP имеет смысл там, где потеря части информации не будет критичной для приложения, например, в видеоиграх или потоковой передаче видео. UDP необходим, когда делать повторный запрос сложно или неоправданно по каким-то причинам.

Протоколы L3 не интерпретируют информацию, полученную с верхнего или нижних уровней, они служат только как канал передачи, но есть исключения. RSVP (Resource Reservation Protocol, протокол резервирования сетевых ресурсов) может использоваться, например, роутерами или сетевыми экранами в целях анализа трафика и принятия решений о его передаче или отклонении в зависимости от содержимого.

Прикладной уровень (application layer)

В модели TCP/IP отсутствуют дополнительные промежуточные уровни (представления и сеансовый) в отличие от OSI. Функции форматирования и представления данных делегированы библиотекам и программным интерфейсам приложений (API) — своего рода базам знаний. Когда службы или приложения обращаются к библиотеке или API, те в ответ предоставляют набор действий, необходимых для выполнения задачи и полную инструкцию, каким образом эти действия нужно выполнять.

Зачем нужен порт и что означает термин сокет

Приложения прикладного уровня, общаются также с предыдущим, транспортным, но они видят его протоколы как «черные ящики». Для приема-передачи информации они могут работать с TCP или UDP, но понимают только конечный адрес в виде IP и порта, а не принцип их работы.

IP присваивается каждому компьютеру межсетевым уровнем, но обмен данными происходит не между компьютерами, а между приложениями, установленными на них. Чтобы получить доступ к тому или иному сетевому приложению недостаточно только IP, для идентификации приложений применяют порты. Комбинация IP-адреса и порта называется сокетом или гнездом (socket). Поэтому обмен информацией происходит между сокетами. Нередко слово сокет употребляют как синоним для хоста или пользователя, также сокетом называют гнездо подключения процессора.

Из привилегий у приложений на прикладном уровне можно выделить наличие собственных протоколов для обмена данными, а также фиксированный номер порта для обращения к сети. Администрация адресного пространства интернет (IANA), занимающаяся выделением диапазонов IP-адресов, отвечает еще за назначение сетевым приложениям портов.


Процесс, кодирования данных на прикладном уровне, передача их на транспортном, а затем на межсетевом и, наконец, на канальном уровне называется инкапсуляцией данных. Обратная передача битов информации по иерархии, с канального на прикладной уровни, называют декапсуляцией. Оба процесса осуществляются на компьютерах получателя и отправителя данных попеременно, это позволяет долго не удерживать одну сторону канала занятой, оставляя время на передачу информации другому компьютеру.

Стек протоколов, снова канальный уровень

О канальном уровне модели TCP/IP мы рассказали меньше всего, давайте вернемся еще раз к началу, чтобы рассмотреть инкапсуляцию протоколов и, что значит «стек».

Большинству пользователей знаком протокол Ethernet. В сети, по стандарту Ethernet, устройства отправителя и адресата имеют определенный MAC-адрес — идентификатор «железа». MAC-адрес инкапсулируется в Ethernet вместе с типом передаваемых данных и самими данными. Фрагмент данных, составленных в соответствии с Ethernet называется фреймом или кадром (frame).

MAC-адрес каждого устройства уникален и двух «железок» с одинаковым адресом не должно существовать, хотя порой такое случается, что приводит к сетевым проблемам. Таким образом, при получении сетевой адаптер занимается извлечением полученной информации из кадра и ее дальнейшей обработкой.

После ознакомления с уровневой структурой модели становится понятно, что информация не может передаваться между двумя компьютерами напрямую. Сначала кадры передаются на межсетевой уровень, где компьютеру отправителя и компьютеру получателя назначается уникальный IP. После чего, на транспортном уровне, информация передается в виде TCP-фреймов либо UDP-датаграмм.

На каждом этапе, подобно снежному кому, к уже имеющейся информации добавляется служебная информация, например, порт на прикладном уровне, необходимый для идентификации сетевого приложения. Добавление служебной информации к основной обеспечивают разные протоколы — сначала Ethernet, поверх него IP, еще выше TCP, над ним порт, означающий приложение с делегированным ему протоколом. Такая вложенность называется стеком, названным TCP/IP по двум главным протоколам модели.

Point-to-Point протоколы


Отдельно расскажем о Point-to-Point (от точки к точке, двухточечный) протоколе также известном как PPP. PPP уникален по своим функциям, он применяется для коммуникации между двумя маршрутизаторами без участия хоста или какой-либо сетевой структуры в промежутке. При необходимости, PPP обеспечивает аутентификацию, шифрование, а также сжатие данных. Он широко используется при построении физических сетей, например, кабельных телефонных, сотовых телефонных, сетей по кабелю последовательной передачи и транк-линий (когда один маршрутизатор подключают к другому для увеличения размера сети).

У PPP есть два подвида — PPPoE (PPP по Ethernet) и PPPoA (PPP через асинхронный способ передачи данных — ATM), интернет-провайдеры часто их используют для DSL соединений.

PPP и его старший аналог SLIP (протокол последовательной межсетевой связи) формально относятся к межсетевому уровню TCP/IP, но в силу особого принципа работы, иногда выделяются в отдельную категорию. Преимущество PPP в том, что для установки соединения не требуется сетевая инфраструктура, а необходимость маршрутизаторов отпадает. Эти факторы обуславливают специфику использования PPP протоколов.

Заключение

Стек TCP/IP регламентирует взаимодействие разных уровней. Ключевым понятием в здесь являются протоколы, формирующие стек, встраиваясь друг в друга с целью передать данные. Рассмотренная модель по сравнению с OSI имеет более простую архитектуру.

Сама модель остается неизменной, в то время как стандарты протоколов могут обновляться, что еще дальше упрощает работу с TCP/IP. Благодаря всем преимуществам стек TCP/IP получил широкое распространение и использовался сначала в качестве основы для создания глобальной сети, а после для описания работы интернета.

Читайте также: