Transport Layer (Транспортный уровень)

Лабораторная работа №5

Многоуровневая модель TCP/IP. Протоколы стека.

Структура пакетов разных уровней. Анализаторы сетевого трафика.

1.1. Цель работы

Цель данной работы состоит в том, чтобы ознакомиться с многоуровневой моделью TCP/IP, изучить функционирование пакетов разных уровней, изучить работу программы-сниффера Etheral.

1.2 Архитектура стека.

Для начала введем основные понятия, используемые в этой лабораторной работе.

• Стек TCP/IP – набор протоколов, обеспечивающий передачу данных между 2-мя узлами в сети.
• ARP – Address Resolution Protocol.
• RARP – Reverse Address Resolution Protocol.
• IP – Internet Protocol.
• TCP – Transmition Control Protocol
• UDP -User Datagram Protocol
• DNS - Domain name system
• RFC-Request For Comments

TCP/IP - собирательное название для набора (стека) сетевых протоколов разных уровней, используемых в Интернет. Особенности TCP/IP:

• открытые стандарты протоколов, разрабатываемые независимо от программного и аппаратного обеспечения;
• независимость от физической среды передачи;
• система уникальной адресации;
• стандартизованные протоколы высокого уровня для пользовательских интерфейсов.

Стек протоколов TCP/IP.

Стек протоколов TCP/IP делится на 4 уровня: прикладной (application), транспортный (transport), межсетевой (internet) и уровень доступа к среде передачи (network access). Термины, используемые для обозначения блока передаваемых данных, различны при использовании разных протоколов транспортного уровня: TCP и UDP, поэтому на рисунке изображено два стека. Как и в модели OSI, данные более верхних уровней инкапсулируются в блоки данных более нижних уровней, например, сегмент или пакет со своими данными и служебными заголовками инкапсулируется внутри поля 'Данные' дейтаграммы.
Ниже рассматриваются функции каждого уровня и примеры протоколов.

Network Access Layer (Уровень доступа к среде передачи)

Функции:

• отображение IP-адресов в физические адреса сети (MAC-адреса);
• инкапсуляция IP-дейтаграмм (datagrams) в кадры (frames) для передачи по физическому каналу и передача кадров;

На этом уровне работает протокол ARP, осуществляющий отображение адресов IP->MAC.

Internet Layer (Межсетевой уровень) и протокол IP

Основным протоколом этого уровня является протокол IP (Internet Protocol).
Функции IP:

• определение дейтаграммы - основного блока передачи данных в Интернет;
• определение схемы адресации в Интернет;
• передвижение данных между транспортным уровнем и уровнем доступа к среде передачи;
• маршрутизация дейтаграмм;
• фрагментация и дефрагментация дейтаграмм.

Протокол IP доставляет данные от одного IP-адреса к другому. Заголовок дейтаграммы содержит IP-адреса отправителя и получателя и другую служебную информацию. При необходимости на уровне протокола IP происходит фрагментация и дефрагментация дейтаграмм. Такая необходимость может возникнуть на границе физических сред с различными MTU (Media Transmission Unit - максимальный размер передаваемого блока данных).
Протокол IP является ненадежным протоколом без установки соединения. Это означает, что протокол IP не подтверждает доставку данных, не контролирует целостность полученных данных и не производит операцию квитирования (handshaking) - обмена служебными сообщениями, подтверждающими установку соединения с хостом назначения. IP-дейтаграмма запускается в сеть и ее дальнейшая судьба никак не контролируется хостом отправления (на уровне протокола IP). Если дейтаграмма не может быть доставлена, она уничтожается. Хост, уничтоживший дейтаграмму, отправляет по обратному адресу сообщение о причине сбоя.

Transport Layer (Транспортный уровень)

Протоколы транспортного уровня обеспечивают прозрачную доставку данных (end-to-end delivery service) между двумя процессами. Процесс внутри хоста идентифицируется номером, который называется номером порта. Таким образом, роль адреса на транспортном уровне выполняет номер порта (или, проще, - порт). Совокупность IP-адреса и номера порта называется сокетом (socket). Как IP адрес уникально определяет в Интернет IP-интерфейс (хост), сокет уникально идентифицирует в Сети конкретный процесс.

Например, сокет 194.84.124.4.25 состоит из IP-адреса хоста 194.84.124.4 и номера порта 25 и идентифицирует запущенный на хосте 194.84.124.4 демон электронной почты, который всегда использует порт 25. Этот и некоторые другие порты относятся к так называемым 'широко известным сервисам', т.е. их номера закреплены за процессами, выполняющими определенные стандартные функции. Например, при обращении на порт номер 80 всегда устанавливается связь с сервером WWW (если таковой вообще запущен на вызываемом хосте).

На транспортном уровне работают два основных протокола: UDP и TCP.