Zásobníky protokolů

Zásobník protokolů je hierarchicky organizovaná sada síťových protokolů různých úrovní, které jsou dostatečné pro organizaci a zajištění interakce uzlů v síti. V současné době sítě využívají velké množství zásobníků komunikačních protokolů. Nejoblíbenější zásobníky jsou: TCP/IP, IPX/SPX, NetBIOS/SMB, Novell NetWare, DECnet, XNS, SNA a OSI. Všechny tyto zásobníky, kromě SNA, na nižších úrovních – fyzické a kanálové – používají stejné dobře standardizované protokoly Ethemet, Token Ring, FDDI a některé další, které umožňují použití stejného zařízení ve všech sítích. Ale na vyšších úrovních všechny zásobníky fungují podle svých vlastních protokolů. Tyto protokoly často neodpovídají vrstvení doporučenému modelem OSI. Zejména funkce relace a prezentační vrstvy jsou obvykle kombinovány s aplikační vrstvou. Tento rozpor je způsoben tím, že model OSI se objevil jako výsledek zobecnění již existujících a skutečně používaných zásobníků, a nikoli naopak.

Všechny protokoly obsažené v zásobníku jsou vyvíjeny jedním výrobcem, to znamená, že jsou schopny pracovat co nejrychleji a nejefektivněji.

Důležitým bodem ve fungování síťového zařízení, zejména síťového adaptéru, je protokolová vazba. Umožňuje vám používat různé zásobníky protokolů při obsluze jednoho síťového adaptéru. Můžete například používat zásobníky TCP/IP a IPX/SPX současně. Pokud náhle dojde k chybě při pokusu o navázání spojení s adresátem pomocí prvního zásobníku, automaticky se přepne na použití protokolu z dalšího zásobníku. Důležitým bodem v tomto případě je pořadí vazby, protože jasně ovlivňuje použití jednoho nebo druhého protokolu z různých zásobníků.

Bez ohledu na to, kolik síťových adaptérů je nainstalováno v počítači, lze vazbu provést jak „one-to-many“, tak „několik-na-jedno“, to znamená, že jeden zásobník protokolů může být navázán na několik adaptérů najednou nebo několik stohů na jeden adaptér.

NetWare je síťový operační systém a sada síťových protokolů, které se v tomto systému používají k interakci s klientskými počítači připojenými k síti. Síťové protokoly systému jsou založeny na zásobníku protokolů XNS. NetWare aktuálně podporuje protokoly TCP/IP a IPX/SPX. Novell NetWare byl populární v 80. a 90. letech díky svému vynikajícímu výkonu oproti operačním systémům pro všeobecné použití. To je nyní zastaralá technologie.

Protokol Xerox Network Services Internet Transport Protocol (XNS) byl vyvinut společností Xerox pro přenos dat přes sítě Ethernet. Obsahuje 5 úrovní.

Vrstva 1 - přenosové médium - implementuje funkce fyzické a spojové vrstvy v modelu OSI:

* řídí výměnu dat mezi zařízením a sítí;

* směruje data mezi zařízeními ve stejné síti.

Vrstva 2 - síť - odpovídá síťové vrstvě v modelu OSI:

* spravuje výměnu dat mezi zařízeními umístěnými v různých sítích (poskytuje datagramovou službu podle modelu IEEE);

* popisuje způsob, jakým data procházejí sítí.

Vrstva 3 - transport - odpovídá transportní vrstvě v modelu OSI:

* Poskytuje end-to-end komunikaci mezi zdrojem dat a cílem.

Úroveň 4 - kontrola - odpovídá úrovni relace a prezentace v modelu OSI:

* řídí prezentaci dat;

* spravuje kontrolu nad prostředky zařízení.

Vrstva 5 – použita – odpovídá nejvyšším úrovním v modelu OSI:

* poskytuje funkce zpracování dat pro aplikované úlohy.

Zásobník protokolů TCP / IP (Transmission Control Protocol / Internet Protocol) je zdaleka nejběžnější a nejfunkčnější. Funguje v lokálních sítích jakéhokoli rozsahu. Tento zásobník je hlavním zásobníkem v globálním internetu. Podpora zásobníku byla implementována v počítačích s operačním systémem UNIX. V důsledku toho vzrostla popularita protokolu TCP/IP. Zásobník protokolů TCP / IP obsahuje spoustu protokolů pracujících na různých úrovních, ale své jméno získal díky dvěma protokolům - TCP a IP.

TCP (Transmission Control Protocol) je přenosový protokol určený k řízení přenosu dat v sítích využívajících zásobník protokolů TCP/IP. IP (Internet Protocol) je protokol síťové vrstvy určený k doručování dat přes složenou síť pomocí jednoho z transportních protokolů, jako je TCP nebo UDP.

Spodní vrstva TCP/IP stacku využívá standardních protokolů pro přenos dat, což umožňuje použití v sítích využívajících libovolnou síťovou technologii a na počítačích s libovolným operačním systémem.

Protokol TCP/IP byl původně vyvinut pro použití v globálních sítích, a proto je maximálně flexibilní. Zejména díky schopnosti fragmentace paketů se data, navzdory kvalitě komunikačního kanálu, v každém případě dostanou do cíle. Navíc díky přítomnosti protokolu IP je možné přenášet data mezi heterogenními segmenty sítě.

Nevýhodou TCP / IP protokolu je složitost správy sítě. Pro normální fungování sítě jsou tedy nutné další servery, jako je DNS, DHCP atd., jejichž údržba zabere většinu času správce systému. Limoncelli T., Hogan K., Cheylap S. - Správa systému a sítě. 2. vyd. rok 2009. 944s

Zásobník protokolů IPX/SPX (Internetwork Packet Exchange/Sequenced Packet Exchange) je vyvinut a proprietární společností Novell. Byl vyvinut pro potřeby operačního systému Novell NetWare, který donedávna zaujímal jednu z předních pozic mezi serverovými operačními systémy.

Protokoly IPX a SPX fungují na síťové a transportní vrstvě modelu ISO / OSI, takže se dokonale doplňují.

Protokol IPX může přenášet data pomocí datagramů pomocí informací o směrování sítě. Abyste však mohli přenést data po nalezené trase, musíte nejprve navázat spojení mezi odesílatelem a příjemcem. To dělá protokol SPX nebo jakýkoli jiný přenosový protokol, který pracuje v tandemu s IPX.

Bohužel zásobník protokolu IPX/SPX byl původně orientován na obsluhu malých sítí, takže jeho použití ve velkých sítích je neefektivní: nadměrné využívání vysílání na nízkorychlostních komunikačních linkách je nepřijatelné.

Na fyzické a linkové vrstvě zásobník OSI podporuje protokoly Ethernet, Token Ring, FDDI a také protokoly LLC, X.25 a ISDN, to znamená, že používá všechny populární protokoly nižší úrovně vyvinuté mimo zásobník, jako např. většina ostatních zásobníků. Síťová vrstva zahrnuje relativně málo používané Connectionorientovaný síťový protokol (CONP) a Connectionless Network Protocol (CLNP). Směrovací protokoly zásobníku OSI jsou ES-IS (End System -- Intermediate System) mezi koncovými a mezilehlými systémy a IS-IS (Intermediate System -- Intermediate System) mezi mezilehlými systémy. Transportní vrstva zásobníku OSI skrývá rozdíl mezi síťovými službami bez připojení a bez připojení, takže uživatelé obdrží požadovanou kvalitu služeb bez ohledu na základní síťovou vrstvu. Aby to bylo zajištěno, transportní vrstva vyžaduje, aby uživatel specifikoval požadovanou kvalitu služby. Služby aplikační vrstvy zajišťují přenos souborů, emulaci terminálu, adresářové služby a poštu. Z nich jsou nejoblíbenější Directory Service (standard X.500), E-mail (X.400), Virtual Terminal Protocol (VTP), File Transfer, Access and Control Protocol (FTAM), Transfer and Job Control Protocol (JTM). ).

Poměrně populární zásobník protokolů vyvinutý společností IBM, respektive Microsoft, zaměřený na použití v produktech těchto společností. Stejně jako TCP / IP, standardní protokoly jako Ethernet, Token Ring a další pracují na fyzické a datové vrstvě NetBIOS / SMB stacku, což umožňuje jeho použití v tandemu s jakýmkoli aktivním síťovým zařízením. Na vyšších úrovních fungují protokoly NetBIOS (Network Basic Input/Output System) a SMB (Server Message Block).

Protokol NetBIOS byl vyvinut v polovině 80. let minulého století, ale brzy byl nahrazen funkčnějším protokolem NetBEUI (NetBIOS Extended User Interface), který umožňuje organizovat velmi efektivní výměnu informací v sítích skládajících se z maximálně 200 počítačů. .

Komunikace mezi počítači používá logické názvy, které jsou počítačům dynamicky přiřazovány, když se připojují k síti. V tomto případě je tabulka názvů distribuována každému počítači v síti. Podporována je i práce s názvy skupin, což umožňuje přenášet data více příjemcům najednou.

Hlavními výhodami protokolu NetBEUI jsou rychlost a velmi nízké nároky na zdroje. Pokud chcete organizovat rychlou výměnu dat v malé síti skládající se z jediného segmentu, neexistuje pro to lepší protokol. Navázané spojení navíc není podmínkou pro doručování zpráv: při absenci spojení protokol využívá metodu datagramu, kdy je zpráva dodána s adresou příjemce a odesílatele a „vzlétne“, předá z z jednoho počítače do druhého.

NetBEUI má však i podstatnou nevýhodu: zcela postrádá koncept směrování paketů, takže jeho použití ve složitých kompozitních sítích nedává smysl. Pyatibratov A.P., Gudyno L.P., Kirichenko A.A. Výpočetní stroje, sítě a telekomunikační systémy Moskva 2009. 292

Pokud jde o protokol SMB (Server Message Block), organizuje síťový provoz na třech nejvyšších úrovních – úrovni relace, prezentace a aplikace. Právě při jeho používání je možný přístup k souborům, tiskárnám a dalším síťovým zdrojům. Tento protokol byl několikrát vylepšen (vyšly tři verze), což umožnilo jeho použití i v tak moderních operačních systémech jako je Microsoft Vista a Windows 7. Protokol SMB je univerzální a lze jej spárovat s téměř jakýmkoli transportním protokolem, jako TCP/IP a SPX.

Protokolový zásobník DECnet (Digital Equipment Corporation net) obsahuje 7 vrstev. Navzdory rozdílům v terminologii jsou vrstvy DECnet velmi podobné vrstvám modelu OSI. DECnet implementuje koncepci síťové architektury DNA (Digital Network Architecture) vyvinutou společností DEC, podle níž lze heterogenní výpočetní systémy (počítače různých tříd) fungující pod různými operačními systémy kombinovat do geograficky distribuovaných informačních a výpočetních sítí.

Protokol SNA (System Network Architecture) od IBM je určen pro vzdálenou komunikaci s velkými počítači a obsahuje 7 vrstev. SNA je založen na koncepci hostitelského stroje a poskytuje vzdálený terminálový přístup k sálovým počítačům IBM. Hlavním rozlišovacím znakem SNA je schopnost každého terminálu přistupovat k libovolnému aplikačnímu programu hlavního počítače. Architektura sítě systému je implementována na základě metody virtuálního telekomunikačního přístupu (Virtual Telecommunication Access Method - VTAM) v hlavním počítači. VTAM spravuje všechna spojení a terminály, přičemž každý terminál má přístup ke všem aplikacím.

Protokolový zásobník, nebo v běžné řeči TCP/IP, je síťová architektura moderních zařízení navržená pro použití v síti. Zásobník je zeď, ve které každá cihla, ze které se skládá, leží na druhé, závisí na ní. Nazývat zásobník protokolů „zásobník TCP/IP“ je způsobeno dvěma hlavními protokoly, které byly implementovány – samotným IP a na něm založeným TCP. Jsou však pouze hlavní a nejběžnější. Když ne stovky, tak desítky dalších se k různým účelům používají dodnes.

Web, na který jsme zvyklí (world wide web), je založen na HTTP (hyper-text transfer protocol), který zase funguje na bázi TCP. Toto je klasický příklad použití zásobníku protokolů. Existují také e-mailové protokoly IMAP/POP a SMTP, protokoly vzdáleného prostředí SSH, protokoly vzdálené plochy RDP, databáze MySQL, SSL/TLS a tisíce dalších aplikací s vlastními protokoly (..)

Jaký je rozdíl mezi všemi těmito protokoly? Všechno je docela jednoduché. Kromě různých cílů stanovených během vývoje (například rychlost, bezpečnost, stabilita a další kritéria) jsou za účelem diferenciace vytvářeny protokoly. Existují například protokoly aplikační vrstvy, které se pro různé aplikace liší: IRC, Skype, ICQ, Telegram a Jabber jsou vzájemně nekompatibilní. Jsou navrženy tak, aby vykonávaly konkrétní úkol a v tomto případě není možnost volat WhatsApp v ICQ jednoduše technicky definována, protože aplikace používají jiný protokol. Ale jejich protokoly jsou založeny na stejném protokolu IP.

Protokol lze nazvat plánovanou, pravidelnou posloupností akcí v procesu, ve kterém existuje několik aktérů, v síti se jim říká peers (partneři), méně často - klient a server, zdůrazňující vlastnosti konkrétního protokolu. Nejjednodušším příkladem protokolu pro ty, kteří stále nerozumí, je podání ruky na schůzce. Oba vědí jak a kdy, ale otázka proč je již otázkou vývojářů, nikoli uživatelů protokolu. Mimochodem, téměř ve všech protokolech existuje handshake, například pro zajištění diferenciace protokolů a ochrany proti „létání ve špatné rovině“.

Zde je to, co je TCP / IP na příkladu nejpopulárnějších protokolů. Zde je zobrazena hierarchie závislostí. Musím říci, že aplikace používají pouze uvedené protokoly, které mohou, ale nemusí být implementovány uvnitř OS.

Velmi, velmi jednoduše řečeno, toto je poštovní služba.

Každý člen sítě kompatibilní s IP má svou vlastní adresu, která vypadá asi takto: 162.123.058.209. Celkem je takových adres pro protokol IPv4 4,22 miliardy.

Předpokládejme, že jeden počítač chce komunikovat s druhým a poslat mu balík – „balík“. Obrátí se na „poštovní službu“ TCP / IP a dá jí svůj balíček s uvedením adresy, na kterou musí být doručen. Na rozdíl od adres v reálném světě jsou stejné IP adresy často postupně přidělovány různým počítačům, což znamená, že „pošťák“ neví, kde se požadovaný počítač fyzicky nachází, a tak balík odešle na nejbližší „poštu“ - k desce síťového počítače. Možná existují informace o tom, kde se požadovaný počítač nachází, nebo možná takové informace nejsou. Pokud tam není, odešle se požadavek na adresu na všechny nejbližší „pošty“ (ústředny). Tento krok opakují všechny „pošty“, dokud nenajdou požadovanou adresu, přičemž si zapamatují, kolik „pošt“ před nimi tento požadavek prošel a pokud projde určitým (dostatečně velkým) počtem z nich, pak být vrácen zpět s označením "adresa nenalezena." První „pošta“ brzy dostane hromadu odpovědí z jiných „úřadů“ s možnostmi cest k adresátovi. Pokud není nalezena dostatečně krátká cesta (obvykle 64 přenosů, maximálně však 255), bude balík vrácen odesílateli. Pokud je nalezena jedna nebo více cest, bude zásilka odeslána po nejkratší z nich, zatímco "pošty" si tuto cestu na chvíli zapamatují, což vám umožní rychle převést následující zásilky, aniž byste se kohokoli zeptali na adresu. Po doručení dá "pošťák" příjemci podepsat "stvrzenku" o převzetí balíku a předá tuto "stvrzenku" odesílateli jako důkaz, že balík byl doručen neporušený - je nutná kontrola doručení v TCP. Pokud odesílatel po určité době takovou účtenku neobdrží nebo na účtence bude uvedeno, že balík byl poškozen nebo ztracen během přepravy, pokusí se balík odeslat znovu.

TCP/IP je sada protokolů.

Protokol je pravidlem. Například, když vás pozdraví - pozdravíte jako odpověď (a neloučíte se nebo nechcete štěstí). Programátoři řeknou, že používáme například protokol hello.

Jaký druh TCP / IP (teď to bude docela jednoduché, nebombardujte své kolegy):

Informace do vašeho počítače jdou po drátě (rádio nebo cokoli jiného - na tom nezáleží). Pokud dráty procházel proud, znamená to 1. Vypnuto znamená 0. Ukazuje se 10101010110000 a tak dále. 8 nul a jedniček (bitů) je bajt. Například 00001111. To může být reprezentováno jako číslo v binární podobě. V desítkovém tvaru je byte číslo mezi 0 a 255. Tato čísla se mapují na písmena. Například 0 je A, 1 je B. (Tomu se říká kódování).

Tak. Aby dva počítače efektivně přenášely informace po drátech, musí dodávat proud podle nějakých pravidel – protokolů. Musí se například dohodnout, jak často lze proud měnit, aby bylo možné rozlišit 0 od druhé 0.

Toto je první protokol.

Počítače nějak chápou, že jeden z nich přestal dávat informace (např. „Všechno jsem řekl“). K tomu mohou počítače na začátku datové sekvence 010100101 odeslat několik bitů, tedy délku zprávy, kterou chtějí odeslat. Například prvních 8 bitů může udávat délku zprávy. To znamená, že nejprve se v prvních 8 bitech přenese kódované číslo 100 a poté 100 bajtů. Přijímající počítač pak počká na dalších 8 bitů a další zprávu.

Zde máme další protokol, s jeho pomocí můžete odesílat zprávy (počítač).

Existuje mnoho počítačů, aby mohly pochopit, kdo potřebuje odeslat zprávu, pomocí jedinečných počítačových adres a protokolu, který vám umožní pochopit, komu je tato zpráva určena. Například prvních 8 bitů bude označovat adresu příjemce, dalších 8 - délku zprávy. A pak zpráva. Právě jsme zastrčili jeden protokol do druhého. Za adresování je zodpovědný protokol IP.

Komunikace není vždy spolehlivá. Pro spolehlivé doručování zpráv (počítač) použijte TCP. Při provádění protokolu TCP se počítače znovu zeptají, zda obdržely správnou zprávu. Existuje také UDP - to je, když se počítače znovu neptají, zda jej přijaly. Proč je to nutné? Zde posloucháte internetové rádio. Pokud dorazí několik bajtů s chybami, uslyšíte například „psh“ a poté znovu hudbu. Není fatální a není nijak zvlášť důležitý - k tomu se používá UDP. Pokud se ale při načítání stránek poškodí pár bajtů, na monitoru se vám budou motat kraviny a nebudete ničemu rozumět. Stránka používá TCP.

TCP/IP (UDP/IP) jsou vnořené protokoly, které provozují Internet. Tyto protokoly nakonec umožňují přenášet počítačovou zprávu v jednom kuse a přesně na adresu.

Existuje také protokol http. První řádek je adresa webu, další řádky jsou text, který na web odešlete. Všechny řádky http jsou text. Což je vloženo do TCP zprávy, která je adresována pomocí IP a tak dále.

Odpověď

Internet je globální systém propojených počítačových, lokálních a dalších sítí, které na sebe vzájemně působí prostřednictvím zásobníku TCP/IP protokolů (obr. 1.).

Obrázek 1 - Zobecněné schéma internetu

Internet umožňuje výměnu informací mezi všemi počítači, které jsou k němu připojeny. Nezáleží na typu počítače a operačním systému, který používá.

Hlavními buňkami internetu jsou lokální sítě (LAN - Local Area network). Pokud je některá lokální síť připojena přímo k Internetu, pak se k ní může připojit i každá pracovní stanice této sítě. Existují také počítače, které jsou samostatně připojeny k internetu. Jmenují se hostitelské počítače(hostitel - hostitel).

Každý počítač připojený k síti má svou adresu, na které jej může najít předplatitel odkudkoli na světě.

Důležitou vlastností internetu je, že spojením různých sítí nevytváří žádnou hierarchii – všechny počítače připojené k síti jsou si rovny.

Dalším charakteristickým rysem internetu je jeho vysoká spolehlivost. Pokud některý z počítačů a komunikačních linek selže, síť bude nadále fungovat. Taková spolehlivost je zajištěna tím, že na internetu neexistuje jediné řídicí centrum. Pokud některé komunikační linky nebo počítače selžou, mohou být zprávy přenášeny přes jiné komunikační linky, protože vždy existuje několik způsobů přenosu informací.

Internet není komerční organizace a nikomu nepatří. Uživatelé internetu jsou téměř ve všech zemích světa.

Uživatelé se k síti připojují prostřednictvím počítačů speciálních organizací nazývaných poskytovatelé internetových služeb. Připojení k internetu může být trvalé nebo dočasné. Poskytovatelé internetových služeb mají mnoho linek pro připojení uživatelů a vysokorychlostní linky pro připojení ke zbytku internetu. Často jsou menší poskytovatelé propojeni s většími, kteří jsou zase propojeni s jinými poskytovateli.

Organizace propojené mezi sebou nejrychlejšími komunikačními linkami tvoří základní část sítě, neboli páteř Internet Backbon [Bekbon]. Pokud je dodavatel napojen přímo na hřeben, pak bude rychlost přenosu informací maximální.

Ve skutečnosti je rozdíl mezi uživateli a poskytovateli internetových služeb spíše libovolný. Každá osoba, která připojila svůj počítač nebo místní síť k internetu a nainstalovala potřebné programy, může poskytovat služby síťového připojení dalším uživatelům. Jednoho uživatele lze v zásadě připojit vysokorychlostní linkou přímo k páteři internetu.

Internet si obecně vyměňuje informace mezi libovolnými dvěma počítači připojenými k síti. Počítače připojené k Internetu jsou často označovány jako hostitelé Internetu nebo internetové stránky. , z anglického slova site, což se překládá jako místo, umístění. Stránky nainstalované u poskytovatelů internetových služeb poskytují uživatelům přístup k internetu. Existují také uzly specializované na poskytování informací. Mnoho firem například vytváří stránky na internetu, prostřednictvím kterých distribuují informace o svých produktech a službách.

Jak se informace přenášejí? Na internetu se používají dva hlavní pojmy: adresu a protokol. Každý počítač připojený k internetu má svou unikátní adresu. Stejně jako poštovní adresa jednoznačně identifikuje polohu osoby, internetová adresa jednoznačně identifikuje polohu počítače v síti. Internetové adresy jsou jeho nejdůležitější částí a podrobně o nich pojednáme níže.

Data odeslaná z jednoho počítače do druhého pomocí internetu jsou rozdělena do paketů. Pohybují se mezi počítači, které tvoří síťové uzly. Pakety stejné zprávy mohou procházet různými cestami. Každý balíček má své označení, které zajišťuje správné sestavení dokumentu na počítači, kterému je zpráva určena.

Co je protokol? Jak již bylo řečeno, protokol je pravidla interakce. Diplomatický protokol například předepisuje, co dělat při setkání se zahraničními hosty nebo při pořádání recepce. Síťový protokol také předepisuje pravidla pro provoz počítačů, které jsou připojeny k síti. Standardní protokoly nutí různé počítače „mluvit stejným jazykem“. Je tak možné připojit k internetu různé typy počítačů s různými operačními systémy.

Základními protokoly Internetu jsou zásobník protokolů TCP/IP. Nejprve je nutné objasnit, že v technickém chápání TCP/IP - nejedná se o jeden síťový protokol, ale o dva protokoly ležící na různých úrovních síťového modelu (jedná se o tzv zásobník protokolů). TCP protokol - protokol dopravní úroveň. On to ovládá jak se data přenášejí. IP protokol - adresa. Patří síťová vrstva a určuje kde se přenos odehrává.

Protokol TCP. Podle protokolu TCP , odesílaná data jsou „rozřezána“ na malé balíčky, načež je každý paket označen tak, aby obsahoval údaje potřebné pro správné sestavení dokumentu na počítači příjemce.

Abyste pochopili podstatu protokolu TCP, můžete si představit šachovou partii pomocí korespondence, kdy dva účastníci hrají deset her současně. Každý tah je zaznamenán na samostatné pohlednici s uvedením čísla hry a čísla tahu. V tomto případě mezi dvěma partnery prostřednictvím stejného poštovního kanálu existuje jakoby tucet spojení (jedno na dávku). Dva počítače propojené jedním fyzickým připojením mohou stejně snadno podporovat více připojení TCP současně. Takže například dva mezilehlé síťové servery mohou současně přenášet mezi sebou v obou směrech velké množství paketů TCP od mnoha klientů po jedné komunikační lince.

Když pracujeme na internetu, můžeme současně přijímat dokumenty z Ameriky, Austrálie a Evropy po jediné telefonní lince. Balíčky každého z dokumentů přicházejí samostatně, s časovým oddělením, a jak přicházejí, jsou shromažďovány do různých dokumentů.

Protokol IP . Nyní zvažte adresový protokol - IP (Internet Protocol). Jeho podstatou je, že každý člen World Wide Web musí mít svou unikátní adresu (IP adresu). Bez toho nelze hovořit o přesném doručení TCP balíčků na správné pracoviště. Tato adresa je vyjádřena velmi jednoduše – čtyři čísla, například: 195.38.46.11. Na strukturu IP adresy se podíváme podrobněji později. Je organizován tak, že každý počítač, kterým prochází jakýkoli TCP paket, může pomocí těchto čtyř čísel určit, který z nejbližších „sousedů“ potřebuje paket přeposlat, aby byl „blíže“ příjemci. V důsledku konečného počtu skoků dosáhne paket TCP svého cíle.

Slovo „blíže“ není v uvozovkách náhodou. V tomto případě se nehodnotí geografická „blízkost“. Zohledňují se komunikační podmínky a kapacita linky. Dva počítače umístěné na různých kontinentech, ale propojené vysoce výkonnou vesmírnou komunikační linkou, jsou považovány za blíže k sobě než dva počítače ze sousedních vesnic propojené jednoduchým telefonním drátem. Řešení otázek, co považovat za „bližší“ a co je „dále“, se řeší speciálními prostředky - směrovače. Roli routerů v síti obvykle plní specializované počítače, ale mohou to být i speciální programy běžící na uzlových serverech sítě.

Zásobník protokolů TCP/IP

Zásobník protokolů TCP/IP- soubor síťových protokolů přenosu dat používaných v sítích včetně internetu. Název TCP/IP pochází ze dvou nejdůležitějších protokolů v rodině, Transmission Control Protocol (TCP) a Internet Protocol (IP), které byly vyvinuty a popsány jako první v tomto standardu.

Protokoly vzájemně spolupracují v zásobníku. zásobník, stack) - to znamená, že protokol umístěný na vyšší úrovni pracuje "navrchu" nad nižší pomocí zapouzdřovacích mechanismů. Například protokol TCP běží nad protokolem IP.

Zásobník protokolů TCP/IP obsahuje čtyři vrstvy:

• aplikační vrstva (aplikační vrstva),
• transportní vrstva (transportní vrstva),
• síťová vrstva (internetová vrstva),
• odkazová vrstva.

Protokoly těchto vrstev plně implementují funkcionalitu modelu OSI (tab. 1). Veškerá uživatelská interakce v IP sítích je postavena na zásobníku protokolu TCP/IP. Zásobník je nezávislý na fyzickém přenosovém médiu.

stůl 1– Porovnání zásobníku protokolů TCP/IP a referenčního modelu OSI

Aplikační vrstva

Aplikační vrstva je místem, kde běží většina síťových aplikací.

Tyto programy mají své vlastní komunikační protokoly, jako je HTTP pro WWW, FTP (přenos souborů), SMTP (e-mail), SSH (zabezpečené připojení ke vzdálenému počítači), DNS (překlad adresy IP) a mnoho dalších ostatní.

Většinou tyto protokoly fungují nad TCP nebo UDP a jsou vázány na konkrétní port, například:

• HTTP na portu TCP 80 nebo 8080,
• FTP na TCP port 20 (pro přenos dat) a 21 (pro řídicí příkazy),
• Požadavky DNS na port UDP (méně často TCP) 53,

transportní vrstva

Protokoly transportní vrstvy mohou vyřešit problém nezaručeného doručení zprávy („došla zpráva do cíle?“) a také zaručit správnou sekvenci příchodu dat. V zásobníku TCP/IP určují transportní protokoly, pro kterou aplikaci jsou data určena.

Automatické směrovací protokoly, které jsou logicky přítomné na této vrstvě (protože běží nad IP), jsou ve skutečnosti součástí protokolů síťové vrstvy; například OSPF (IP ID 89).

TCP (IP Identifier 6) je „zaručeným“ spojením předem navázaný transportní mechanismus, který poskytuje aplikaci spolehlivý datový tok, zajišťuje, že přijatá data jsou bezchybná, v případě ztráty znovu požaduje data a eliminuje duplikaci dat. data. TCP umožňuje regulovat zatížení sítě a také zkrátit dobu čekání na data při přenosu na velké vzdálenosti. Navíc TCP zaručuje, že přijatá data byla odeslána přesně ve stejném pořadí. To je jeho hlavní rozdíl oproti UDP.

UDP (IP ID 17) je datagramový protokol bez připojení. Říká se mu také „nespolehlivý“ předávací protokol, a to ve smyslu nemožnosti ověřit doručení zprávy adresátovi, stejně jako případné smíchání paketů. Aplikace, které vyžadují garantovaný přenos dat, používají protokol TCP.

UDP se běžně používá v aplikacích, jako je streamování videa a hraní her, kde je tolerována ztráta paketů a opakování je obtížné nebo neodůvodněné, nebo v aplikacích typu výzva-odpověď (jako jsou dotazy DNS), kde navázání spojení vyžaduje více prostředků než opětovné odeslání.

TCP i UDP používají k definování protokolu horní vrstvy číslo zvané port.

síťová vrstva

Internetová vrstva byla původně navržena pro přenos dat z jedné (pod)sítě do druhé. S rozvojem konceptu globální sítě byly do vrstvy zavedeny další možnosti pro přenos z libovolné sítě do jakékoli sítě, bez ohledu na protokoly nižší vrstvy, a také možnost požadovat data ze vzdálené strany, např. v protokolu ICMP (používá se k přenosu diagnostických informací o připojení IP) a IGMP (používá se k řízení toků multicast).

ICMP a IGMP jsou umístěny nad IP a měly by jít do další - transportní - vrstvy, ale funkčně se jedná o protokoly síťové vrstvy, a proto je nelze zadat do modelu OSI.

Pakety síťového protokolu IP mohou obsahovat kód, který určuje, který protokol další vrstvy se má použít k extrahování dat z paketu. Toto číslo je jedinečné IP číslo protokolu. ICMP a IGMP jsou očíslovány 1 a 2.

Linková vrstva

Linková vrstva popisuje, jak jsou datové pakety přenášeny přes fyzickou vrstvu, včetně kódování(tedy speciální sekvence bitů, které určují začátek a konec datového paketu). Ethernet například v polích hlavičky paketu obsahuje označení, pro který stroj nebo stroje v síti je tento paket určen.

Příklady protokolů spojové vrstvy jsou Ethernet, Wi-Fi, Frame Relay, Token Ring, ATM atd.

Linková vrstva se někdy dělí na 2 podvrstvy – LLC a MAC.

Linková vrstva navíc popisuje médium pro přenos dat (ať už je to koaxiální kabel, kroucená dvoulinka, optické vlákno nebo rádiový kanál), fyzikální vlastnosti takového média a princip přenosu dat (oddělení kanálů, modulace, amplituda signálu, signál frekvence, způsob synchronizace přenosu, odezva latence a maximální vzdálenost).

Zapouzdření

Zapouzdření je sbalení nebo vnoření paketů vysoké úrovně (případně jiného protokolu) do paketů stejného protokolu (nižší úrovně), včetně adresy.

Pokud například aplikace potřebuje odeslat zprávu pomocí TCP, provede se následující sekvence akcí (obr. 2):

Obrázek 2 - Proces zapouzdření

• nejprve aplikace vyplní speciální datovou strukturu, ve které uvede informace o příjemci (síťový protokol, IP adresa, TCP port);
• přenese zprávu, její délku a strukturu s informacemi o příjemci do handleru TCP protokolu (transportní vrstva);
• TCP handler tvoří segment, ve kterém jsou zprávami data a TCP port příjemce (stejně jako další data) je v hlavičkách;
• TCP handler předá vygenerovaný segment IP handleru (síťové vrstvě);
• IP handler považuje přenášený TCP segment za data a prefixuje jej svou hlavičkou (která obsahuje zejména IP adresu příjemce převzatou ze stejné datové struktury aplikace a horní číslo protokolu;
• IP handler předá přijatý paket linkové vrstvě, která tento paket opět považuje za „surová“ data;
• handler link layer, podobně jako předchozí handlery, přidá na začátek vlastní hlavičku (která zároveň udává číslo protokolu nejvyšší úrovně, v našem případě je to 0x0800 (IP)) a ve většině případů přidá konečný kontrolní součet, čímž se vytvoří rám;
• poté je přijatý rámec přenesen do fyzické vrstvy, která převede bity na elektrické nebo optické signály a odešle je do přenosového média.

Na straně příjemce se pro rozbalení dat a jejich poskytnutí aplikaci provede opačný proces (zdola nahoru), nazývaný dekapsulace.

Související informace:

2015–2020 lektsii.org –

Transportní vrstva (TL) definuje pravidla pro přenos paketů po síti. Transportní vrstva dohlíží na end-to-end doručování jednotlivých paketů, nebere v úvahu žádné závislosti mezi těmito pakety (i když patří do stejné zprávy). Zachází s každým paketem, jako by každá část patřila do samostatné zprávy, ať už ve skutečnosti patřila nebo ne. Protokoly transportní vrstvy zajišťují, že všechny zprávy dorazí na místo určení neporušené a že pakety jsou v původním pořadí. Na úrovni transportu se provádí řízení narušení informací a řízení chyb, stejně jako řízení toku podél celé cesty zdroj-cíl.

Transportní vrstva plní následující úkoly:

• Adresování servisních bodů. Na počítačích často běží více programů současně. Z tohoto důvodu doručení od zdroje k cíli znamená doručení nejen z jednoho počítače na druhý, ale také z daného procesu (běžícího programu) na jednom počítači do daného procesu (běžícího programu) na jiném. Proto hlavička transportní vrstvy musí obsahovat typ adresy nazývaný adresa bodu služby (nebo adresa portu). Síťová vrstva doručí každý paket na správnou adresu počítače; transportní vrstva doručí kompletní zprávu správnému procesu v daném počítači.
• Segmentace a zpětná montáž. Zpráva je rozdělena na přenositelné segmenty, každý segment obsahuje pořadové číslo. Tato čísla umožňují transportní vrstvě správně znovu sestavit zprávu po dosažení cíle a nahradit pakety, které byly ztraceny při přenosu.
• Správa připojení. Transportní vrstva může být spojově orientovaná (přenos bez připojení) nebo spojově orientovaná (přenos orientovaný na připojení) - režim datagramu. Nespojená transportní vrstva (přes předem vytvořené virtuální připojení) zpracovává každý segment jako nezávislý paket a doručuje jej transportní vrstvě na cílovém počítači. Transportní vrstva orientovaná na spojení nejprve naváže spojení s transportní vrstvou na cílovém počítači před doručením paketů. Po přenesení všech dat se spojení ukončí.

  V režimu bez spojení se transportní vrstva používá k přenosu jednotlivých datagramů, aniž by bylo zaručeno jejich spolehlivé doručení. Pro spolehlivé doručování dat se používá režim orientovaný na připojení.

• řízení toku. Stejně jako vrstva datového spojení je transportní vrstva zodpovědná za řízení toku. Řízení toku na této úrovni je však end-to-end.
• Kontrola chyb. Stejně jako vrstva datového spojení je transportní vrstva zodpovědná za kontrolu chyb. Přenosová transportní vrstva ověřuje, že kompletní zpráva dosáhla přijímací transportní vrstvy bez chyby (poškození, ztráta nebo duplikace). Oprava chyb se obvykle provádí opakovaným přenosem.

Vrstva relace (SL)- dialog síťového ovladače. Navazuje, udržuje a synchronizuje komunikaci mezi komunikujícími systémy.

Pomocí vrstvy relace ( Session Layer ) je organizován dialog mezi stranami, je stanoveno, která ze stran je iniciátorem, která ze stran je aktivní a jak dialog končí.

Úkoly vrstvy relace jsou:

• Správa dialogů. vrstva relace umožňuje oběma systémům vstoupit do dialogu. Umožňuje výměnu zpráv mezi dvěma procesy. V tomto případě jsou možné režimy: buď poloviční duplex (jedna cesta současně), nebo plně duplexní (dvě cesty současně). Například konverzace mezi terminálem a sálovým počítačem může být poloviční duplex.
• Synchronizace. vrstva relace umožňuje procesu přidávat kontrolní body (synchronizační body) do datového toku. Pokud například systém odesílá soubor o 2000 stránkách, je žádoucí vložit kontrolní body po každých 100 stránkách, aby bylo zajištěno, že každý 100stránkový modul bude přijat a rozpoznán nezávisle. V tomto případě, pokud dojde k porušení během přenosu stránky 523, jediná stránka, která je vyžadována a bude odeslána znovu po obnovení systému, je stránka 501 (první stránka z páté stovky).

Prezentační vrstva se zabývá formou poskytování informací nižším úrovním, například překódováním nebo šifrováním informací.

Úkoly prezentační vrstvy jsou:

• Překódování informací. Procesy (běžící programy) ve dvou systémech obvykle mění informace ve formě znakových řetězců, čísel a tak dále. Informace musí být před přenosem změněny na bitové toky. Protože různé počítače používají různé kódovací systémy, prezentační vrstva je zodpovědný za interoperabilitu mezi těmito různými metodami kódování. Prezentační vrstva u vysílače změní informace z formy specifické pro vysílač na generickou formu. Prezentační vrstva v přijímajícím počítači nahradí běžný formát formátem svého přijímače.
• Šifrování. Aby systém mohl poskytovat důvěrné informace, musí zajistit utajení. Šifrování znamená, že vysílač převede původní informace do jiné podoby a výslednou zprávu odešle po síti. Dešifrování musí být přesným opakem původního procesu, aby se zpráva převedla zpět do původní podoby.
• Komprese. Komprese dat snižuje počet bitů obsažených v informacích. Komprese dat se stává obzvláště důležitou při přenosu multimédií, jako je text, zvuk a video.

Aplikační vrstva (AL) je sada protokolů vyměňovaných mezi vzdálenými uzly, které implementují stejnou úlohu (program). Aplikační vrstva umožňuje uživateli (člověku nebo softwaru) přístup k síti. Poskytuje uživatelská rozhraní a servisní podporu pro e-mail, vzdálený přístup a převod prostředků, správu veřejných databází a další typy distribuovaných informačních služeb.

Příklady služeb poskytovaných aplikační vrstvou:

• Síťový virtuální terminál. Síťový virtuální terminál je softwarová verze fyzického terminálu, která umožňuje uživateli přihlásit se ke vzdálenému hostiteli. K tomu aplikace vytvoří softwarovou simulaci terminálu na vzdáleném hostiteli. Počítač uživatele komunikuje se softwarovým terminálem, který zase komunikuje s hostitelem a naopak. Vzdálený hostitel definuje toto spojení jako odkaz na jeden ze svých vlastních terminálů a umožňuje vstup.
• Přenos souborů, přístup a kontrola. Tato aplikace umožňuje uživateli přistupovat k souborům na vzdáleném hostiteli a upravovat nebo číst data, získávat soubory ze vzdáleného počítače pro použití na místním počítači a spravovat nebo spravovat soubory na vzdáleném počítači.
• Poštovní služby. Tato aplikace poskytuje rámec pro odesílání a ukládání e-mailů.
• Adresářové služby. Tato aplikace poskytuje distribuované databázové zdroje a přístup ke globálním informacím o různých objektech a službách.

Zásobník internetových protokolů

Protokolový zásobník Internet2 byl vyvinut před modelem OSI. Proto vrstvy v zásobníku internetového protokolu neodpovídají těm v modelu OSI. Zásobník internetových protokolů se skládá z pěti vrstev: fyzické, datového spojení, sítě, přenosu a aplikace. První čtyři vrstvy poskytují fyzické standardy, síťové rozhraní, mezisíťové a transportní funkce, které odpovídají prvním čtyřem vrstvám modelu OSI. Tři nejvyšší vrstvy v modelu OSI jsou v zásobníku internetového protokolu reprezentovány jedinou vrstvou, nazvanou aplikační vrstva na obr. 1.3.

Rýže. 1.3.

ARP			Protokol pro rozlišení adres			Protokol zjišťování adresy
bankomat			Režim asynchronního přenosu			Režim asynchronního přenosu
BGP			Protokol hraniční brány			Border Routing Protocol
DNS			Domain Name System			Domain Name System
ethernet			ethernetová síť			Ethernetová síť
FDDI			Fiber Distributed Data Interface			Distribuované datové rozhraní optických vláken
HTTP			Hyper Text Transfer Protocol			Hypertext Transfer Protocol
FTP			Protokol přenosu souborů			Protokol přenosu souborů
ICMP			Internet Control Message Protocol			Control Message Protocol
IGMP			Internet Group Management Protocol			Internet Group (User) Control Protocol
IP			internetový protokol			internetový protokol
NFS			Síťový souborový systém			Network File System Access Protocol
OSPF			Nejprve otevřete nejkratší cestu			Otevřete protokol předvolby nejkratšího kanálu
PDH			Plesiochronní digitální hierarchie			Plesiochronní digitální hierarchie
PPP			Protokol Point-to-Point			Komunikační protokol point-to-point

zásobník protokolů je hierarchicky organizovaná sada síťových protokolů, která stačí k organizaci interakce uzlů v síti. Protokoly pracují v síti současně, což znamená, že práce protokolů musí být organizována tak, aby nedocházelo ke konfliktům nebo neúplným operacím. Proto je zásobník protokolů rozdělen do hierarchicky konstruovaných úrovní, z nichž každá plní konkrétní úkol – přípravu, příjem, přenos dat a následné akce s nimi.

Počet vrstev v zásobníku se liší podle konkrétního zásobníku protokolu. Protokoly nižší vrstvy jsou často implementovány v kombinaci softwaru a hardwaru, zatímco protokoly horní vrstvy jsou obvykle implementovány v softwaru.

Existuje dostatečný počet protokolových zásobníků, které jsou široce používány v sítích. Nejoblíbenější zásobníky protokolů jsou: OSI Mezinárodní organizace pro standardizaci, TCP / IP, používaný na internetu a v mnoha sítích založených na operačním systému UNIX, IPX / SPX od společnosti Novell, NetBIOS / SMB, vyvinutý společnostmi Microsoft a IBM, DECnet od Digital Equipment Corporation, SNA od IBM a některé další.

Encyklopedický YouTube

1 / 3

Základy datových sítí. Model OSI a zásobník protokolu TCP IP. Základy Ethernetu.

zásobník protokolů

Informatika. Síťové technologie: OSI protokol stack. Foxford Online Learning Center

titulky

Standardní zásobníky komunikačních protokolů

OSI

Je důležité rozlišovat OSI model a zásobník protokolu OSI. Zatímco model OSI je koncepční diagram pro interakci otevřených systémů, zásobník OSI je sada specifických specifikací protokolu.

Na rozdíl od jiných zásobníků protokolů je zásobník OSI plně v souladu s modelem OSI, včetně specifikací protokolu pro všech sedm úrovní interakce definovaných v tomto modelu:

• Na fyzický a odkazové vrstvy OSI stack podporuje protokoly Ethernet, Token ring, FDDI a také protokoly LLC, X.25 a ISDN, to znamená, že používá všechny oblíbené protokoly nižší vrstvy vyvinuté mimo stack, jako většina ostatních stacků.
• síťová vrstva zahrnuje relativně zřídka používaný protokol CONP (Connection-oriented Network Protocol) a CLNP (Connectionless Network Protocol). Jak názvy napovídají, první je orientován na spojení, druhý nikoli (nespojený). Oblíbenější jsou protokoly směrování zásobníku OSI: ES-IS (End System - Intermediate System) mezi konečným a mezilehlým systémem a IS-IS (Intermediate System - Intermediate System) mezi mezilehlými systémy.
• transportní vrstva Zásobník OSI v souladu s funkcemi, které jsou pro něj definovány v modelu OSI, skrývá rozdíly mezi síťovými službami orientovanými na připojení a službami bez připojení, takže uživatelé obdrží požadovanou kvalitu služeb bez ohledu na základní síťovou vrstvu. Aby to bylo zajištěno, transportní vrstva vyžaduje, aby uživatel specifikoval požadované množství služby.
• Služby aplikační vrstva poskytují přenos souborů, emulaci terminálu, adresářové služby a poštu. Mezi nejoblíbenější z nich patří adresářová služba (standard X.500), e-mail (standard X.400), protokol virtuálního terminálu (VTP), přenos souborů, přístupový a řídicí protokol (FTAM), přenos úloh a protokol řízení úloh (JTM).

TCP/IP

Zásobník protokolů TCP/IP je sada síťových protokolů, na kterých je založen Internet. V TCP/IP stacku jsou obvykle 3 nejvyšší vrstvy (aplikace, prezentace a relace) modelu OSI spojeny do jedné - aplikace. Protože takový zásobník neposkytuje jednotný protokol přenosu dat, jsou funkce pro určení typu dat přeneseny do aplikace.

Úrovně zásobníku TCP/IP:

1. Linková vrstva popisuje, jak jsou datové pakety přenášeny fyzickou vrstvou, včetně kódování (tedy speciální bitové sekvence, které určují začátek a konec datového paketu).
2. síťová vrstva původně navržený pro přenos dat z jedné (pod)sítě do druhé. Příklady takového protokolu jsou X.25 a IPC na ARPANETu. S rozvojem konceptu globální sítě byly do úrovně zavedeny další možnosti pro přenos z libovolné sítě do jakékoli sítě bez ohledu na protokoly nižší úrovně a také možnost vyžadovat data ze vzdálené strany.
3. Protokoly transportní vrstva dokáže vyřešit problém nezaručeného doručení zprávy („došla zpráva k adresátovi?“), a také zaručit správnou sekvenci příchodu dat.
4. Na aplikační vrstva většina síťových aplikací funguje. Tyto programy mají své vlastní komunikační protokoly, jako je HTTP pro WWW, FTP (přenos souborů), SMTP (e-mail), SSH (zabezpečené připojení ke vzdálenému počítači), DNS (překlad znaků na IP adresy) a mnoho dalších .

Existuje neshoda ohledně toho, jak začlenit model TCP/IP do modelu OSI, protože vrstvy v modelech nejsou stejné. Zjednodušenou interpretaci zásobníku TCP/IP lze znázornit takto:

OSI	TCP/IP
7. Aplikováno	HTTP, FTP, Telnet, SMTP, DNS (RIP přes UDP a BGP přes TCP jsou součástí síťové vrstvy), LDAP	Aplikovaný
6. Podání
5. Zasedání
4. Doprava	TCP, UDP, RTP, NCP) a Service Advertising Protocol (SAP). NetBIOS/SMB Na úrovni fyzické a datové linky tohoto stacku jsou zapojeny také protokoly, které se již rozšířily, jako je Ethernet, Token Ring, FDDI, a na vyšších úrovních pak specifické protokoly NetBEUI (NetBEUI Extended User Interface Protocol) a SMB. NetBEUI byl navržen jako efektivní protokol s nízkými prostředky pro sítě s až 200 pracovními stanicemi. Tento protokol obsahuje mnoho užitečných síťových funkcí, které lze připsat transportní a relační vrstvě modelu OSI, ale nelze jej použít ke směrování paketů. To omezuje použití protokolu NetBEUI na místní sítě, které nejsou rozděleny do podsítí, a znemožňuje jeho použití ve složených sítích. Protokol SMB (Server Message Block) podporuje funkce vrstvy relace, prezentační vrstvy a aplikační vrstvy. Na základě SMB je implementována souborová služba. stejně jako služby tisku a zasílání zpráv mezi aplikacemi.