Модель TCP IP 1 Модель TCP IP Литература по

Модель TCP/IP 1

Модель TCP/IP Литература по данной лекции: § Н. Олифер, В. Олифер. Введение в IP сети § http: //www. zeiss. net. ru/docs/technol/tcpip/tcp 00. htm (TCP/IP крупным планом) § http: //www. citforum. ru/internet/comer/contents. shtml (Д. Комер. Протоколы TCP/IP) § http: //www. citforum. ru/internet/tcpip/index. shtml (Брежнев А. Ф. , Смелянский Р. Л. Семейство протоколов TCP/IP) § В. Амато. Основы организации сетей Cisco. 2

Введение Модели межсетевого взаимодействия предназначены для формального и в то же время наглядного описания взаимодействия сетевых узлов между собой. Модель OSI и модель TCP/IP являются стандартами для описания межсетевого взаимодействия. Каждую из этих моделей можно представлять как объединение двух моделей: горизонтальная модель (на базе протоколов, обеспечивающая обмен данными одного типа между программами и процессами, работающими на одном и том же уровне на различных сетевых узлах); вертикальная модель (на основе услуг, предоставляемых соседними уровнями другу на одном сетевом узле). В горизонтальной модели двум программам, работающими на различных сетевых узлах, требуется общий протокол для обмена данными. В вертикальной — соседние уровни обмениваются данными, выполняя необходимые преобразования с использованием соответствующих программных интерфейсов. 3

Введение Протокол (взаимосвязи) – правила и соглашения по ведению диалога между одинаковыми уровнями двух открытых систем. Стек коммуникационных протоколов – иерархически организованная совокупность протоколов, решающих задачу взаимодействия узлов сети. Интерфейс – правила и стандартизованные форматы сообщений, с помощью которых протоколы соседних уровней, находящихся в одном узле, взаимодействуют друг с другом. Интерфейс определяет набор услуг, которые нижележащий уровень предоставляет вышележащему. В данном докладе будет подробно рассмотрена модель TCP/IP. После чего мы сравним обе модели – модель OSI/ISO и модель TCP/IP – чтобы выяснить причины возникновения и существования каждой модели. 4

Историческая справка Интернет, базирующийся на стеке протоколов TCP/IP, развился из сети ARPANET (Advanced Research Projects Agency Network), построение которой началось в 1969 году в США на базе университетов под надзором министерства обороны. декабрь 1969 года 1973 год 5

Историческая справка 6

Историческая справка 1974 год – опубликована статья Роберта Кана и Винта Серфа в журнале Transactions on Communications. Первое описание эталонной модели TCP/IP. В 1983 году протокол TCP/IP становится стандартом для сети ARPANET в виде документов, называемых RFC (Request For Comment) В 1983 году с целью упорядочения описания принципов взаимодействия устройств в сетях ISO (International Organization of Standardization) предложила семиуровневую эталонную коммуникационную модель OSI (Open System Interconnection). В 1989 году компьютеры ARPANET были подключены к сети NSFnet (Сеть национальных научных разработок) В 1990 ARPANET превращается в Internet. C 1996 TCP/IP считается стандартом локальных и глобальных сетей. 7

Историческая справка Основные требования к набору протоколов, получившему название TCP/IP: независимость от среды передачи сообщений; возможность подключения к сети ЭВМ любой архитектуры; единый способ организации соединения между узлами в сети; стандартизация прикладных протоколов. Задачи, поставленные DOD перед разработчиками TCP/IP: возможность объединять различные сети в единое целое; способности сети сохранять работоспособность при возможных потерях подсетевого оборудования, так, чтобы при этом связь не прерывалась; гибкость архитектуры. 8

Модель TCP/IP Многоуровневая архитектура стека TCP/IP 9

Модель TCP/IP Название единиц данных, используемые в TCP/IP -Поток - данные, поступающие от приложений на вход протоколов транспортного уровня TCP и UDP. -Протокол TCP нарезает из потока данных сегменты. -дейтаграмма - общее название для единиц данных, которыми оперируют протоколы без установления соединений. - кадры (фреймы) единицы данных протоколов, на основе которых IP-пакеты переносятся через подсети составной сети. 10

Системы адресации Адресации: 1. Прикладной уровень (служба DNS, имя компьютеров в рабочих группах Windows, др. системы символьной адресации), адресация в глобальных и локальных сетях. 2. Транспортный уровень (TCP и UDP порты) 3. Сетевой уровень (IP, IPX адреса), адресация в глобальных сетях 4. Канальный уровень (МАС адрес), адресация в локальных сетях Службы: • ARP/RARP (Address Resolution Protocol) – 3 -4 • DNS (Domain Name Service) – 1 -3 • За каждым приложением закреплен свой порт транспортного уровня – 1 -2 • Возможны службы для связи самих систем адресации 1 -4 11

Типы адресов физический (например, MAC-адрес 00 -0 b-6 a-85 -b 6 -41, АТМ адрес NSAP, глобальный адрес X. 25, логический адрес канального уровня) сетевой (например, IP-адрес, две части: номер сети и номер интерфейса в этой сети). Узел может иметь несколько IP адресов по количеству сетей, к которым подключен. Одному физическому интерфейсу может быть приписано несколько IP адресов, или, наоборот, одному адресу сетевого уровня соответствует несколько адресов канального уровня, но чаще всего бывает соответствие MAC адрес - IP адрес (службы ARP и RARP), например, маршрутизатор обычно имеет несколько сетевых интерфейсов с парами МАС-адрес - IP адрес. 12

Типы адресов транспортный (например, TCP- или UDP-порты). Двухбайтовые TCP- или UDP-порты разделяют на: именованные (закрепленные соответствующими RFC за определенными сервисами, например, POP 3=110, SMTP=25, HTTP=80, World_Of_Tanks=20014) и неименованные, а также на привилегированные (<1024) и непривилегированные (>=1024, для динамического выделения). логический символьный (например, DNS-имя). Данная адресация соответствует прикладному уровню модели OSI/RM. Символьные логические адреса введены для удобства пользования глобальными адресами. Одному символьному имени может соответствовать несколько адресов сетевого уровня (например, распределенная структура серверов altavista. com) или одному IP адресу может соответствовать несколько символьных (для создания виртуальных серверов, названий веб-сайтов). 13

Модель TCP/IP Сетезависимые и сетенезависимые уровни стека TCP/IP 14

Модель TCP/IP Уровень сетевого доступа 15

Модель TCP/IP Уровень межсетевого взаимодействия -протоколы сбора маршрутной информации RIP (Routing Internet Protocol) - и OSPF (Open Shortest Path First) -протокол межсетевых управляющих сообщений ICMP (Internet Control Message Protocol) 16

Модель TCP/IP Межхостовый уровень сетевого доступа 17

Модель TCP/IP Прикладной уровень модели TCP/IP 18

Основополагающие протоколы Internet и взаимосвязи между ними 19

Протоколы рассматриваемые в курсе 20

Основополагающие протоколы Internet и взаимосвязи между ними 21

Сравнение эталонных моделей OSI и TCP/IP Стек TCP/IP (Transmission Control Protocol / Internet Protocol, протокол управления передачей/межсетевой протокол) в отличие от OSI/RM содержит всего 4 уровня: I – прикладной, II – транспортный, III – межсетевой, IV – физический (физического интерфейса). Все они в той или степени соответствуют уровням эталонной модели, т. е. выполняют похожие функции. 22

Сравнение эталонных моделей OSI и TCP/IP • 23

Сравнение эталонных моделей OSI и TCP/IP Общие черты: Обе модели основаны на концепции стека независимых протоколов. Сходность функциональности уровней: Уровни, начиная с транспортного и выше, предоставляют сквозную, не зависящую от сети транспортную службу для процессов, желающих обмениваться информацией. Эти уровни образуют поставщика транспорта. Уровни выше транспортного являются прикладными потребителями транспортных сервисов. 24

Сравнение эталонных моделей OSI и TCP/IP: различия 1. Разделение между службами, интерфейсом и протоколом. Модель OSI Три центральные концепции: Службы Интерфейсы Протоколы Модель TCP/IP Нет четкого разделения между службами, интерфейсом и протоколом. Единственными настоящими сервисами, предоставляемыми межсетевым уровнем, являются SEND IP PACKET (послать IPпакет) и RECEIVE IP PACKET (получить IP-пакет). Вывод: в модели OSI протоколы скрыты лучше, чем в модели TCP/IP, и при изменении технологии они могут быть относительно легко заменены. 25

Сравнение эталонных моделей OSI и TCP/IP: различия 2. Разделение между службами, интерфейсом и протоколом. Модель OSI Модель TCP/IP Сначала была разработана эталонная модель OSI, а были изобретены протоколы для нее. Сначала появились протоколы, а уже затем была создана модель, описывающая существующие протоколы. «+» : эта модель не была настроена на какой-то конкретный набор протоколов => универсальность модели. «-» : нет четкого представления о том, какие функции должен выполнять каждый уровень. «+» : нет проблемы с соответствием протоколов модели. «-» : модель не соответствовала никаким другим стекам протоколов => не использовалась для описания каких-нибудь других сетей, отличных от TCP/IP. 3. Число уровней В модели OSI семь уровней, в модели TCP/IP — четыре. В обеих моделях имеются межсетевой, транспортный и прикладной уровни, а остальные уровни различные. 26

Сравнение эталонных моделей OSI и TCP/IP: различия 4. Возможности использования связи на основе соединений и связи без установления соединения. Модель OSI на сетевом уровне поддерживает оба типа связи; на транспортном уровне поддерживает только связь на основе соединений (поскольку транспортные службы являются видимыми для пользователя) Модель TCP/IP на сетевом уровне есть только один режим связи (без установления соединения) на транспортном уровне он поддерживает оба режима, предоставляя пользователям выбор. Этот выбор особенно важен для простых протоколов «запрос — ответ» . 27

Критика эталонной модели TCP/IP 1. 2. 3. 4. 5. Нет четкого разграничения концепций служб, интерфейса и протокола. Не является общей и довольно плохо описывает любой стек протоколов, кроме TCP/IP. Хост-сетевой уровень не является уровнем в том смысле, который обычно используется в контексте уровневых протоколов. Это скорее интерфейс между сетью и уровнями передачи данных. Не различаются физический уровень и уровень передачи данных. Эффективным образом разработано только два протокола TCP и IP, все остальные являются недоработанными. Преимущества TCP/IP 1. 2. 3. 4. 5. Обеспечивает надежную связь между сетевым оборудованием от различных производителей. Независимость от сетевой технологии. Всеобщая связанность. Подтверждения. Стандартные прикладные протоколы. 28

Критика эталонной модели OSI 1. 2. 3. 4. 5. Распределение функций между уровнями произвольно и не всегда очевидно. Модель OSI была спроектирована (комитетом) без готовой реализации. Сложность и неэффективность. Некоторые функции выполняются сразу на нескольких уровнях. Так, обнаружение и исправление ошибок происходит на большинстве уровней. «Коммуникационная ментальность» . Выбор именно семи уровней продиктован, скорее, политическими, а не техническими причинами. В действительности сеансовый уровень и уровень представления редко встречаются в реально работающих сетях. Преимущества OSI 1. 2. 3. Разделение между службами, интерфейсом и протоколом. Универсальность. Деление функциональных задач сети на семь уровней в рамках модели OSI обеспечивает следующие преимущества: – Делит аспекты работы сети на менее сложные элементы; – Определяет стандартные интерфейсы для автоматического интегрирования в систему новых устройств и обеспечения совместимости сетевых продуктов разных поставщиков; – Позволяет закладывать в различные модульные функции межсетевого взаимодействия симметрию; – Изменения в одной области не требует изменений в других областях; – Делит сложную межсетевую структуру на дискретные, более простые для изучения 29 подмножества операций.

Заключение Модель OSI устанавливает глобальный стандарт, определяющий состав функциональных уровней при открытом взаимодействии между компьютерами. Следует заметить, что модель настолько успешно справилась со своими исходными целями, что в настоящее время ее достоинства уже практически не обсуждаются. Модель OSI остается ценным средством для демонстрации принципов работы сети. В отличие от эталонной модели OSI, модель ТСР/IP в большей степени ориентируется на обеспечение сетевых взаимодействий, нежели на жесткое разделение функциональных уровней. Для этой цели она признает важность иерархической структуры функций, но предоставляет проектировщикам протоколов достаточную гибкость в реализации. Соответственно, эталонная модель OSI гораздо лучше подходит для объяснения механики межкомпьютерных взаимодействий, но протокол TCP/IP стал основным межсетевым протоколом. Несмотря на все недостатки, модель OSI (кроме сеансового уровня и уровня представления) показала себя исключительно полезной для теоретических дискуссий о компьютерных сетях. Протоколы OSI, напротив, не получили широкого распространения. Для TCP/IP верно обратное: модель практически не существует, тогда как протоколы чрезвычайно популярны. 30

Заключение Актуальность модели TCP/IP связана прежде всего с распространением и развитием сетевых технологий internet/intranet, базирующихся на стеке протоколов TCP/IP, а также с более точным отражением процесса сетевого взаимодействия. В большинстве современных публикаций именно четырехуровневая модель принимается в качестве основы. 31