Основы TCP / IP.

Сегодня протокол TCP / IP используется для связи через Интернет на большинстве компьютерных сетей. В этой статье рассматриваются основные понятия, как работает TCP / IP.TCP / IP стенды для Transmission Control Protocol / Internet Protocol. Если это заставляет вас думать, что это не один протокол, то вы правы. На самом деле, это не просто два протокола , TCP / IP представляют собой набор протоколов.

Как и большинство сетевых протоколов TCP / IP представляет собой слоистый протокол. Каждый слой опирается на слой под ним, добавляя новые функциональные возможности. Самый низкий уровень протокола касается исключительно для бизнес-отправки и получения исходных данных для конкретного сетевого оборудования. На вершине находятся протоколы, разработанные специально для таких задач, как передача файлов или доставка электронной почты. Между ними находятся уровни с вещами,такими как маршрутизация и надежность. Преимущество в том, что слоистый стек протоколов дает вам довольно много ,например , если вы изобрели новое приложение или новый тип оборудования сети,вам необходимо будет только создать протокол для данного приложения или аппаратного обеспечения: и вам не придется переписывать весь стек.

TCP / IP состоит из четырех слоёв протоколов, как показано выше. Самый низкий уровень, на канальном уровне, реализуется в сетевом адаптере и его драйвере. Как и все TCP / IP протоколы, он определяется стандартами. Тип общих стандартов в Ethernet-сетях определяется комитетом IEEE 802: например, IEEE 802.3 для сетей Ethernet, или 802,5 IEE для маркера сетей кольцо. Другие канальные уровни протоколов, которые могут быть использованы, включают Serial IP линии (SLIP) или точка-Point Protocol (PPP), которые используется при подключении к сети через асинхронное коммутируемое соединение.
Ethernet
Так как Ethernet является наиболее распространенным типом сети, давайте посмотрим на это немного более подробно. Ethernet протокол, предназначен для передачи блоков данных, которые называются кадрами. Кадр состоит из заголовка, содержащего 48-битные аппаратные назначения и источники адресов (которые определяют конкретные сетевые адаптеры), два байта поля длины и некоторый контроль поля. А затем следуют данные, которые имеют 32-битный циклический контроль избыточности (CRC) области.
Данные части кадра Ethernet должны быть не менее 38 байт, так что , если необходимо вставляется наполнитель байт. Это означает, что кадры не менее 64 байт, даже если они имеют только один байт данных пользователя: значительные накладные расходы в некоторых типах приложений.
Рамки имеют максимальный размер. Меньший заголовок, максимальный размер кадра Ethernet составляет 1492 байт, что является максимальным блоком передачи (MTU) для Ethernet. Все протоколы канального уровня имеют MTU. Характерно, что протокол более высокого уровня должен быть в курсе, потому что большие блоки данных должны быть раздроблена на куски, которые вписываются в MTU, а затем собраны по прибытии к месту назначения.
Следующий слой вверху по ссылке , назначается на сетевом уровне. Наиболее важный протокол на этом уровне IP, Интернет-протокол. Его работа заключается в посылке пакета или дейтаграммы — термин, который означает «блок данных» — из одной точки в другую. Для достижения этой цели он использует протокол канального уровня.
Оба слоя сети и связь слоя, связаны с получением данных из точки А в точку B. Однако, в то время как на сетевом уровне работают в TCP / IP, на канальном уровне имеют дело с реальным миром. Всё это делается ориентированным на сетевое оборудование,которое он использует.
IP-адрес представляет собой «мягкий» адрес. Это немного похоже на вызов вашего офиса блока «Пан-Галактический дом», а не его реальный адрес, 2326 Западного бульвара. Первый из них не используется для почтальона, который должен доставить письма, если он не может использовать его, чтобы узнать последние. Канальный уровень Ethernet протокола должен знать уникальный аппаратный адрес конкретного сетевого адаптера которому он должен доставить сообщение, и, в случае ошибки, в адресе он не придёт.
Чтобы сделать это возможным, пакет TCP / IP протокола канального уровня включает в себя протоколы, чья работа заключается в преобразовании между IP и аппаратным адресов. Address Resolution Protocol (ARP) выясняет физический адрес, соответствующий IP-адресу. Он делает это, передавая запрос ARP в сети. Когда хозяин признает запрос ARP, содержащий его собственный IP-адрес, он посылает ARP ответ, содержащий его аппаратный адрес.
Существует также протокол Reverse ARP (RARP). Он использует хост, чтобы узнать свой IP-адрес, если он не имеет возможности это сделать, кроме как через сеть.
Межсетевой протокол
IP является основой протокола TCP / IP. Каждое сообщение и каждый кусок данных, передаваемых по любой TCP / IP сети передается в виде IP-пакетов. Работа IP заключается в предоставлении данных, передаваемых между странами и между сетями. Отсюда и название: меж-сетевой протокол. В небольшой локальной сети, он добавляется немного к тому, что может быть достигнуто, если сетевые приложения говорили непосредственно Ethernet. Если каждый компьютер подключен к тому же кабелю Ethernet, каждое сообщение может быть отправлено непосредственно на целевой компьютер.
Как только вы начнёте подключение сетей, прямая связь Ethernet становится непрактичной. На уровне приложения вы можете обратиться с сообщением для компьютеров на противоположной стороне земного шара, но ваша сетевая карта не может взаимодействовать с сетевой картой на компьютере. Для начала нужно предотвратить физические ограничения Ethernet . Было бы плохо, в любом случае нежелательно для каждого компьютера в мире, чтобы он был подключен к одной большой сети. Каждое отправленное сообщение, должно быть услышано каждым компьютером, в итоге будет бедлам. Интернет достаточно перегружен как он есть на сегодняшний день!
Вместо этого, в частности, чистая связь происходит с помощью одного или нескольких «прыжков». Ваша Ethernet-карта будет взаимодействовать с другим устройством Ethernet на пути к конечному пункту назначения. Маршрутизация является важной возможностью, что IP добавляет к протоколу сетевого оборудования. Прежде чем приступить к этому, мы будем рассматривать некоторые другие особенности IP.
IP является протоколом без установления соединения. Это означает, что он понятия не имеет о работе или сессии. Каждый пакет рассматривается как субъект сам по себе. IP скорее как сортировка почтовых писем работником. Он не занимается сортировкой — является ли пакет одним из партии. Он просто перенаправляет пакеты по одному, к другому расположению на маршрут доставки.
IP также равнодушен к пакету достигает он своего возможного назначения, или же они приходят в оригинальном порядке. Не существует никакой информации в пакете, чтобы идентифицировать его как часть последовательности или принадлежности к определенной работе. Таким образом, IP не может сказать, если пакеты были утеряны или были ли они получены в порядке. IP является ненадежным протоколом. Любые механизмы для обеспечения того, чтобы данные, которые передаются приходили правильные и в сохранности обеспечивается на более высоком уровне протоколов в наборе.
IP-пакет состоит из IP-заголовка и данных. Заголовок включает в себя 4-битный протокол номера версии, длину заголовка, 16-битную общую длину, некоторые поля управления, контрольную сумму заголовка и 32-разрядные адреса источника и назначения IP. Это составляет 20 байт. Не будем вдаваться в детали всех IP-полей управления. Тем не менее, поле протокола имеет важное значение. Оно определяет, какой высокий уровень TCP / IP протокол направляет данные. Когда данные поступают в пункт назначения (либо адрес назначения пакета равен собственному адресу IP хоста или это широковещательный адрес) в этой области рассказывается, какой протокол IP-модуля используется для передачи.
Одно поле управления  и время жизни (TTL) поля, это интересно. Они инициализируют отправителя к определенному значению, как правило, 64, и уменьшаются на единицу (или количество секунд ) каждого маршрутизатора,куда  проходит пакет. Когда оно достигает нуля, пакет отбрасывается и отправителю отправляеться уведомление с использованием Internet Control Message Protocol (ICMP), протокол сетевого уровня для отправки сетевых сообщений. Поле TTL является предохранительным механизмом, который предотвращает пакеты от путешествия по Интернету навсегда в маршрутных петлях. Он эксплуатируется в диагностическом инструменте Traceroute.
Хотя общая длина поля в заголовке IP-протокола 16 бит, IP-пакеты, как правило, гораздо меньше, чем 64 байта . С одной стороны, на канальном уровне придется разбить их на более мелкие куски, так что большинство эффективности и преимущества передачи данных в больших блоках теряется. С другой стороны, стандарты в области ИС исторически не требовали принять пакет из более чем 576 байт. Многие TCP / IP приложения ограничивают себя в использовании блоков по 512 байт, по этой причине, хотя сегодня большинство реализаций протокола не так ограничены.

Продолжение статьи следует,следите за публикациями.