Структура та функції стека TCP/IP

↑

▷ Содержание

⇐ ПредыдущаяСтр 32 из 34Следующая ⇒

Структуру стека ТСРЯР та його відповідність моделі OSI наведено на рис. 8.3.

Як видно з наведеної схеми, протоколи стека розподілено за чотирма рівнями: прикладним, транспортним, мережевим та рівнем мережевих інтер­фейсів.

Прикладний рівень надає користувачу протоколи віддаленого доступу і сумісного використання мережевих ресурсів. Він забезпечує функціонування різноманітних мережевих служб. На цьому рівні працюють протоколи SNMP -керування мережею, FTP і TFTP - пересилання файлів, SMTP - електронної пошти, WWW і HTTP — передавання гіпертекстової інформації, telnet — емуляції терміналів, протоколи Gopher і WAIS. Використовується на кінцевих вузлах мережі.

TCP/IP OSI

Рис. 8.3. Структура стека TCP/IP

Транспортний (основний) рівень забезпечує зв'язок між кінцевими вузлами мережі. Містить два протоколи: TCP і UDP. Протокол TCP використовується для передавання великих обсягів інформації, а також за необхідності отримання підтвердження приймання даних. Він керує потоками даних, контролює наявність помилок і впорядковує пакети за їх номерами, якщо вони прибули в порушеній послідовності. Протокол UDP використовується для передавання невеликих обсягів інформації дейтаграмним способом. За його допомогою передають службову інформацію, системні повідомлення, оголошення імен і т. п. Викорис-товуєть на кінцевих вузлах мережі.

Рівень міжмережевої взаємодії (мережевий рівень) забезпечує маршрути­зацію пакетів між мережами і вузлами. Основним протоколом цього рівня є ІР-протокол, який використовують для встановлення маршруту, відправки і отримання пакетів. Інші протоколи цього рівня дозволяють за доменними іменами адресатів встановлювати їх IP- та локальні адреси і виконувати зворотну адресацію, посилати повідомлення про помилки, пов'язані з доставкою пакетів, збирати інформацію про мережі, маршрутизатори та зв'язки між ними, будувати й оновлювати таблиці маршрутизації. Використовують як на кінцевих, так і на проміжних вузлах мережі.

Рівень мережевих інтерфейсів забезпечує інтеграцію МПД, побудованих за стандартами різних мережевих технологій в об'єднану мережу передачі даних. Він

відповідає за передавання і отримання кадрів з неоднорідних локальних і глобальних мереж шляхом інкапсуляції IP-пакетів рівня міжмережевої взаємодії в кадри різних технологій. Цей рівень підтримує всі базові технології LAN і WAN. Використовують як на кінцевих, так і на проміжних вузлах мережі.

На рис. 8.4 наведено схему передавання та найменування одиниць інфор­мації, якими обмінюються протоколи різних рівнів стека TCP/IP.

Рис. 8.4.Потік одиниць інформації між протоколами стека СР/ІР

Як видно з наведеної схеми, протоколи прикладного рівня формують запити у вигляді "потоку даних", які передаються UDP- або TCP-протоколам. Протокол UDP формує з отриманих даних дейтаграму, яка передається в мережу без встановлення попереднього зв'язку з абонентом. TCP-протокол перед тим, як передати дані в мережу, встановлює з абонентом зв'язок, обмінюється з ним керуючими кадрами і вимагає підтвердження отримання сегментів даних. ІР-протокол форує IP-пакети стандартного формату, які у полі службової інформації містять адреси відправника та отримувача пакетів. Протоколи рівня мережевих інтерфейсів інкапсулюють IP-пакети в кадри (фрейми) тієї технології, до мережі якої вони під'єднані.

Мережі передавання даних, які використовують стек комунікаційних про­токолів ТСРЛР, називають IP-мережами. В об'єднаній мережі стек протоколів ТСРЛР функціонує як на кінцевих, так і на проміжних вузлах. Стандарти ТСРЛР називають комп'ютери (кінцеві вузли) хостами (host), а терміном вузол (node) називають такі пристрої, як міст, маршрутизатор, комутатор, шлюз та хост.

8.6.3. Структура ІР-пакета

IP-пакет формується протоколом IP на основі інформації, яка надходить від верхніх протоколів стека ТСРЛР і складається із поля заголовка (службової інформації) та поля даних.

Структуру заголовка ІР-пакета, яка може мати довжину від 20 до 60 байт, наведено у табл. 8.2.

Таблиця 8.2 Структура заголовка ІР-пакета

IP-адресація

За адресацію пакетів у стеку TCP/IP відповідає протокол IP, який належить до мережевого рівня. Він призначений для маршрутизації та відправки пакетів у великій мережі, що об'єднує довільне число різнорідних мереж з різною структурою зв'язків і різноманітними принципами передавання повідомлень між кінцевими вузлами.

Стандарти TCP/IP описують дві версії протоколу IP: IPv4 та IPv6. В об'єднаних мережах досить поширеною є версія IPv4.

За стандартом протоколу IPv4 IP-адреса має довжину 32 біти, поділені для зручності на чотири октети. IP-адреса може бути записана як у двійковому (binary), так і десятковому форматі з точковими розділювачами (dotted decimal notation). У десятковому форматі кожен октет записується у вигляді десяткового числа у діапазоні від 0 до 255 і відділяється від іншого октету точкою. Десятковий формат IP-адреси є зручнішим у користуванні порівняно з двійковим форматом.

Наприклад, IP-адреса '10000100 01000000 00001100 00010000' у десятковому форматі буде мати вигляд '132.64.12.32'.

IP-адреса містить ідентифікатор мережі (network ID) та ідентифікатор хоста (host ID). Ідентифікатор мережі визначає фізичну мережу і є спільним для всіх вузлів цієї мережі і унікальним для кожної з мереж, яка входить до складу об'єднаної мережі. Ідентифікатор вузла являє собою адресу конкретного вузла в цій мережі.

Поділ IP-адреси на ідентифікатор мережі та ідентифікатор вузла в протоколі IPv4 може здійснюватися шляхом поділу адрес на класи або за допомогою масок.

Протокол IPv4 має й недоліки, серед яких найбільш суттєвим є дефіцит ад­ресного простору, обумовлений ростом числа мереж. Цього недоліку позбавлений протокол IPv6, який використовує IP-адреси довжиною 128 двійкових розрядів. Окрім розширення адресного простору пртокол IPv6 забезпечує вищу досто­вірність і конфіденційність інформації та підтримку.

Хости, які використовують виключно протокол IPv4, не можуть взаємодіяти з хостами, які використовують протокол IPv6, оскільки підтримується лише зворотна сумісність.

Поділ IP-адрес на класи

У протоколі IPv4 існує п'ять класів IP-адрес: А, В, С, D і Е. Клас визначає, які байти (октети) IP-адреси належать до ідентифікатора мережі, а які — до ідентифікатора вузла. Клас також визначає максимально можливе число вузлів у певній мережі.

Класи IP-адрес розрізняють за значенням першого октету адреси. Адреси класу А призначаються хостам великих за розміром мереж. Старший біт у цих адресах завжди дорівнює "0". Перший октет IP-адреси цього класу виділяється під ідентифікатор мережі, присвоюється організацією InterNIC і модифікації не підлягає. Решта три октети містять ідентифікатор вузла.

Адреси класу В призначаються хостам середніх за числом комп'ютерів мереж. Два старші біти в цих адресах завжди дорівнюють двійковому значенню "10". Два перші октети IP-мережі класу В виділяються під ідентифікатор мережі і присвоюються організацією InterNIC. Два останні октети містять ідентифікатор вузла.

Адреси класу С застосовують у невеликих за розміром мережах. Три старші біти в цих адресах завжди дорівнюють двійковому значенню "ПО". Три перші

октети адреси класу С становлять ідентифікатор мережі і присвоюються орга­нізацією InterNIC. Четвертий октет є ідентифікатором вузла.

IP-адреси класу D призначені для групових повідомлень. Чотири старші біти в цих адресах завжди дорівнюють "1110". Решта біт означають конкретну групу отримувачів і не діляться на частини. Цей клас призначений для економного роз­силання за допомогою спеціального протоколу Internet Group Management Protocol (IGMP) мультимедійної інформації вибраній групі хостів в об'єднаній мережі.

Клас Е зарезервований для майбутнього використання і сьогодні не викорис­товується. Старші біти в IP-адресах цього класу завжди дорівнюють значенню "11110".

Рис. 8.5. Структура IP-адрес класів А, В, С

Користувачами реально використовуються IP-адреси класів А, В і С. При цьому адміністратор мережі присвоює всім вузлам фізичної мережі IP-адреси, які складаються з виділеного провайдером ідентифікатора мережі та вибраного адміністратором з діапазону певного класу ідентифікатора вузла.

Поділ IP-адреси на ідентифікатор мережі (ЇМ) та ідентифікатор вузла (IB) для класів А, В і С наведено на рис. 8.5.

У табл. 8.3 наведено характеристики IP-мереж класів А, В і С.

Таблиця 8.3 Характеристики IP-мереж класів А, В і С

Протокол IPv4 передбачає цілий ряд IP-адрес, які не присвоюються вузлам мережі і вважаються виділеними адресами. Розрізняють такі виділені адреси:

0.0.0.0 — даний вузол у даній мережі;

255.255.255.255 - всі вузли тієї ГР-мережі (даної мережі), в
якій знаходиться відправник пакета (обмежена широкомовна адреса -
limited broadcast);

номер мережі / всі нулі - IP-мережа за вказаним номером;

всі нулі / номер хоста - хост в даній ІР-мережі;

номер мережі / всі одиниці - всі хости в IP-мережі за вказаним но­
мером (широкомовна адреса - broadcast).

Розглянемо деякі приклади ІР-адрес:

130.68.24.32 - адреса хоста в мережі 130.68.0.0;

130.68.0.0 - адреса вказаної мережі класу В;

130.68.255.255 - адреси всіх хостів у вказаній (130.68.0.0) мережі;

• 0.0.0.24 - адреса хоста в мережі класу С, в якій знаходиться відправник
пакета.

Для визначення максимальної кількості хостів N в мережі використовується формула:

N = 2" — 2, де п - кількість двійкових розрядів, відведених під іденти­фікатор хоста. Зменшення загального числа хостів в мережі на число 2 поясню­ється наявністю в полі адрес вузлів кожної мережі адреси даної мережі (всі нулі) та адреси усіх хостів (всі одиниці) у цій мережі (див. особливі адреси ІР-мережі). Тому поле ідентифікаторів вузлів для IP-адрес для класів А, В, і С будуть такими:

клас A: IB,™ = 0.0.0.1; ІВ^ = 0.255.255.224;

клас В: IBmin = 0.0.0.1; IB_ma)t = 0.0.255.224;

клас С: ІВ^п = 0.0.0.1; ІВ^ = 0.0.0.224.

IP-адреса з ідентифікатором мережі 127 має назву - шлейфова адреса (loopback) і використовується для тестування модулів різних рівнів певного хоста. Так, пакет з адресою 127.0.0.1 не посилається канальним рівнем в мережу, а повертається протоколам верхніх рівнів. IP-адреси з ідентифікатором 127 заборонені для присвоєння їх мережам.

Познавательные статьи:



Организация работы процедурного кабинета

Статус республик в составе РФ

Понятие финансов, их функции и особенности

Сущность демографической политии