Стек протоколов TCP/IP. Описание уровней.

IV. Уровень сетевого интерфейса

Соответствует физическому и канальному уровням модели OSI.

III. Сетевой уровень

Протоколы сетевого уровня обеспечивают соединение между двумя компьютерами в сети, передачу пакетов с использованием различных транспортных технологий локальных сетей, территориальных сетей, линий специальной связи и т. п.

II. Транспортный уровень

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 виртуальных соединений. Протокол UDP обеспечивает передачу прикладных пакетов дейтаграммным способом, как и IP, и выполняет только функции связующего звена между сетевым протоколом и многочисленными прикладными процессами.

I. Прикладной уровень

Множество протоколов, которые обеспечивают работу огромного числа сервисов. HTTP для веб-сайтов, FTP для файловых хранилищ и тд

18.Стек протоколов TCP/IP. Основные протоколы стека.

Протоколы 3 уровня:

ARP. Протокол преобразования адресов (ARP). ARP выполняет динамическое преобразование IP-адресов в уникальные физические адреса хостов локальных сетей.

В качестве примера работы ARP рассмотрим два узла - X и Y. Если узел X хочет установить соединение с узлом Y, и при этом X и Y расположены в разных сетях , то X и Y взаимодействуют через мосты, маршрутизаторы или шлюзы, идентифицируя друг друга по IP-адресам. Внутри сети узлы обмениваются данными с помощью низкоуровневых аппаратных адресов.

Если узлы подключены к одному и тому же сегменту сети, то они определяют физические адреса партнеров по протоколу ARP. В этом случае узел X рассылает запрос ARP об аппаратном адресе узла Y всем узлам сети. В запросе ARP указывает аппаратный и IP-адрес узла X и IP-адрес узла Y. При получении запроса ARP узел Y помещает запись об узле X в свой кэш ARP (применяемый для быстрого преобразования IP-адресов в аппаратные адреса), а затем отправляет узлу X ответ ARP, содержащий аппаратный и IP-адрес узла Y. Когда узел X получает от узла Y ответ ARP, он помещает запись об узле Y в свой кэш ARP.

После того как в кэш ARP узла X добавлена запись об узле Y, узел X сможет отправлять пакеты непосредственно узлу Y без обращения к ARP (после удаления записи об узле Y из кэша ARP узел X будет вынужден снова обратиться к ARP).

ICMP.Протокол управляющих сообщений Internet (ICMP). ICMP - обязательная часть любой реализации IP. ICMP отправляет сообщения об ошибках и управляющие сообщения протоколу IP.

С помощью этого протокола шлюзы и хосты отправляют источнику пакетов отчеты о неполадках. ICMP выполняет следующие функции:

● Проверяет, что хост-получатель активен и доступен

● Сообщает об неправильных параметрах в заголовке дейтаграммы

● Синхронизует часы и определяет время передачи данных по маршруту

● Определяет IP-адреса и маски подсетей

Протоколы 4 уровня:

Ethernet.Cемейство технологий пакетной передачи данных для компьютерных сетей.

Cтандарты Ethernet определяют проводные соединения и электрические сигналы на физическом уровне, формат кадров и протоколы управления доступом к среде — на канальном уровне модели OSI. Ethernet в основном описывается стандартами IEEE.

Формат Ethernet кадра

19.Протокол TCP. Основные понятия.

TCP устанавливает соединение, данные передается потоком, осуществляет повторный запрос данных в случае потери данных и устраняет дублирование при получении двух копий одного пакета, гарантируя тем самым, в отличие от UDP, целостность передаваемых данных и уведомление отправителя о результатах передачи.

Клиент – сторона обмена, инициирующая обмен

Сервер – сторона обмена данными, которая пассивно ожидает подключений для обмена

Соединение (connection) – подключение клиента к серверу

Квитирование - Один из традиционных методов обеспечения надежной связи. Идея квитирования состоит в следующем:

Для того, чтобы можно было организовать повторную передачу искаженных данных отправитель нумерует отправляемые единицы передаваемых данных (далее для простоты называемые кадрами). Для каждого кадра отправитель ожидает от приемника так называемую положительную квитанцию - служебное сообщение, извещающее о том, что исходный кадр был получен и данные в нем оказались корректными. Время этого ожидания ограничено - при отправке каждого кадра передатчик запускает таймер, и если по его истечению положительная квитанция на получена, то кадр считается утерянным. В некоторых протоколах приемник, в случае получения кадра с искаженными данными должен отправить отрицательную квитанцию - явное указание того, что данный кадр нужно передать повторно.

Способы обмена квитанциями:

1) с простоями

2) “скользящее окно”

Для повышения коэффициента использования линии источнику разрешается передать некоторое количество кадров в непрерывном режиме, то есть в максимально возможном для источника темпе, без получения на эти кадры ответных квитанций. Количество кадров, которые разрешается передавать таким образом, называется размером окна. Обычно кадры при обмене нумеруются циклически, от 1 до W. При отправке кадра с номером 1 источнику разрешается передать еще W-1 кадров до получения квитанции на кадр 1. Если же за это время квитанция на кадр 1 так и не пришла, то процесс передачи приостанавливается, и по истечению некоторого тайм-аута кадр 1 считается утерянным (или квитанция на него утеряна) и он передается снова.

Если же поток квитанций поступает более-менее регулярно, в пределах допуска в W кадров, то скорость обмена достигает максимально возможной величины для данного канала и принятого протокола.

Порт источника идентифицирует приложение клиента, с которого отправлены пакеты. Ответные данные передаются клиенту на основании этого номера.

Порт назначения идентифицирует порт, на который отправлен пакет.

Номер подтверждения если установлен флаг ACK, то это поле содержит порядковый номер, ожидаемый получателем в следующий раз. Помечает этот сегмент как подтверждение получения.

Размер окна содержит число, определяющее в байтах размер данных, которые отправитель может отправить без получения подтверждения.

Указатель важности 16-битовое значение положительного смещения от порядкового номера в данном сегменте. Это поле указывает порядковый номер октета, которым заканчиваются важные (urgent) данные. Поле принимается во внимание только для пакетов с установленным флагом URG.

20.Протокол TCP. Алгоритм установления соединения.

Процесс начала сеанса TCP (также называемый «рукопожатие» (англ. handshake)), состоит из трёх шагов:

1. Клиент, устанавливающий соединение, посылает серверу сегмент с номером последовательности и флагом SYN.

Сервер получает сегмент, запоминает номер последовательности и пытается создать сокет (буферы и управляющие структуры памяти) для обслуживания нового клиента.

В случае успеха сервер посылает клиенту сегмент с номером последовательности и флагами SYN и ACK, и переходит в состояние SYN-RECEIVED.

В случае неудачи сервер посылает клиенту сегмент с флагом RST.

2. Если клиент получает сегмент с флагом SYN, то он запоминает номер последовательности и посылает сегмент с флагом ACK.

● Если он одновременно получает и флаг ACK (что обычно и происходит), то он переходит в состояние ESTABLISHED.

● Если клиент получает сегмент с флагом RST, то он прекращает попытки соединиться.

● Если клиент не получает ответа в течение 10 секунд, то он повторяет процесс соединения заново.

3. Если сервер в состоянии SYN-RECEIVED получает сегмент с флагом ACK, то он переходит в состояние ESTABLISHED.

● В противном случае после тайм-аута он закрывает сокет и переходит в состояние CLOSED.