Сетевая модель TCP/IP

Создана 28.05.2022
Отредактирована 18.07.2022

Чтобы упростить изучение сетевых моделей, каждая из них разделена на несколько функциональных разделов, называемых уровнями (layer). Каждый уровень включает протоколы и стандарты, относящиеся к данному функциональному разделу. Фактически есть две альтернативные модели TCP/IP, как показано на рис. 1.

Рис. 1. Две сетевые модели TCP/IP

Слева представлена первоначальная модель TCP/IP, описанная в документе RFC 1122. Она подразумевает четыре уровня. Два верхних уровня сосредоточены больше на приложениях, которые должны передавать и получить данные. Нижние уровни сосредоточены на передаче битов по каналу связи, где уровень Интернета осуществляет передачу данных по всему пути от отправляющего компьютера на компьютер конечного получателя.

Справа представлена используемая в настоящее время общепринятая модель, дополнительные уровни которой сформированы за счет разделения уровня канала связи первоначальной модели на два отдельных уровня: канальный и физический. Обратите внимание: модель справа сейчас используется чаще.

Уровень приложений стека TCP/IP предоставляет службы приложениям и программному обеспечению, работающему на компьютере. Сам он не определяет требования непосредственно к приложениям, а стандартизирует службы, которые могут понадобиться приложениям. Например, протокол уровня приложений HTTP (Hypertext Transfer Protocol - протокол передачи гипертекста) определяет, как web-браузер может запрашивать содержимое web-страницы с web-сервера. Другими словами, уровень приложений представляет собой интерфейс между программным обеспечением компьютера и сетью.

Вероятно, наиболее популярным приложением TCP/IP на сегодняшний день является web-браузер. Многие компании уже поменяли программное обеспечение таким образом, чтобы с ним можно было работать через web-браузер. К счастью, работать с браузером исключительно просто - нужно всего лишь запустить его на компьютере, потом набрать адрес web-сайта в строке ввода адреса, и в окне программы появится ожидаемая web-страница.

• HTTP - web;
• POP3, SMTP, IMAP - электронная почта;
• DNS - система имен;
• BOOTP, DHCP - конфигурация узла;
• FTP, TFTP - передача файлов.

Двумя наиболее популярными протоколами транспортного уровня модели TCP/IP являются:

• TCP (Transmission Control Protocol) - протокол управления передачей;

• UDP (User Datagram Protocol) - протокол пользовательских дейтаграмм.

А таже протоколы SCTP и RTP.

Протоколы транспортного уровня предоставляют службы протоколам уровня приложений, которые в модели TCP/IP располагаются на один уровень выше.

Протокол TCP предоставляет протоколам уровня приложений восстановление после ошибок, используя концепцию подтверждений, протокол TCP замечает потерю данных и запрашивает у отправителя их повторную передачу.

Протоколы уровня приложений, использующие протокол TCP:

• SSH - Secure Shell «безопасная оболочка» сетевой протокол, используемый для подключения к удаленным компьютерам и управлениями ими с помощью технологии туннелирования;
• RDP - протокол подключения пользователя к удаленному рабочему столу через сервер терминалов;
• SFTP - протокол прикладного уровня, предназначенный для выполнения операций с файлами поверх надежного и безопасного SSH-соединения;
• Outlook (2013, 2016).

Протокол UDP позволяет отправлять информацию (датаграммы) по IP-сети без предварительного установления соединения и создания специального виртуального канала. Доставка пакетов происходит гораздо быстрее, так как он просто не тратит время на подтверждения.

Протоколы уровня приложений, использующие протокол UDP:

• DNS - система имен;
• SNMP - протокол управления сетями;
• RIP - протокол маршрутной информации;
• DHCP- протокол динамической конфигурации узла;
• TFTP - тривиальный протокол передачи файлов.

Основным протоколом сетевого уровня является протокол Интернета (Internet Protocol - IP). Фактически название TCP/IP - это просто названия двух наиболее распространенных протоколов (TCP и IP), разделенных косой чертой.

Протокол IP предоставляет несколько средств, наиболее важными из которых являются адресация и маршрутизация.

Протоколы сетевого уровня:

• IPv4, IPv6;

• ICMPv4, ICMPv6.

Уровень канала связи модели ТСР/IР называют еще уровнем соединения хоста и сети. Он стандартизирует аппаратное обеспечение и протоколы, используемые для передачи данных по разным физическим сетям. Термином канал связи (link) называют физические соединения (или каналы) между двумя устройствами и протоколы, используемые для управления этими каналами.

Точно так же как и любой другой уровень в сетевой модели, канальный уровень TCP/IP предоставляет службы вышестоящим уровням. Когда процесс хоста или маршрутизатора IP решает послать пакет IP на другой маршрутизатор или хост, он использует возможности уровня канала связи для передачи этого пакета следующему хосту или маршрутизатору.

Уровень доступа к сети содержит множество протоколов и стандартов. Например, уровень канала связи включает все варианты протоколов Ethernet наряду с несколькими другими стандартами LAN, которые были популярны в прошедшем десятилетии. Уровень канала связи включает стандарты распределенной сети (WideArea Network - WAN) для различных физических сред, которые значительно отличаются от стандартов LAN в связи с большей длиной дистанций, задействованных при передаче данных. Этот уровень включает также популярные стандарты WAN, которые добавляют свои заголовки и концевики, а также такие протоколы, как протокол двухточечного соединения (Point-to-Point Protocol - РРР) и Frame Relay.

Таким образом, уровень канала связи TCP/IP включает две разные функции:

• физическая передача данных;
•  а также протоколы и правила, контролирующие использование физической среды.

Чтобы соответствовать этой логике, пятиуровневая модель ТСР/IР просто разделяет канальный уровень на два уровня (канала связи и физический).

Протоколы на канальном уровне:

• Ethernet;
• Point-to-Point (PPP);
• T/1.