 |
Тип обслуживания (Type of service)
|
|
|
|
Протоколы сетевого взаимодействия ТСР/IР
Содержание
Введение
1. Соотношение между OSI/ISO и TCP/IP
2. Архитектура протоколов TCP/IP
3. Межсетевой протокол IP
4. Протокол управления передачей TCP
5. Протокол дейтаграмм пользователя UDP
6. Межсетевой протокол управляющих сообщений IСМР
7. Протоколы сетевого уровня
Введение
Протоколы сетевого взаимодействия TCP/IP являются результатом эволюционного развития протоколов глобальной вычислительной сети ARPANET.
Работы по созданию сети ARPANET были начаты рядом университетов США и фирмой BBN в 1968 г. В 1971 г. сеть была введена в регулярную эксплуатацию и обеспечивала для всех своих узлов три основные услуги:
· интерактивный вход пользователя на удаленный узел;
· передача файлов между узлами cети;
· электронная почта.
Все эти средства базировались на транспортных услугах предоставляемых программой управления сети NCP (Network Control Program), реализующей свой внутренний набор протоколов.
Накопленный к 1974 г. опыт эксплуатации сети ARPANET выявил многие недостатки протоколов NCP и позволил определить основные требования к новому 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.
Широко используемая ныне версия 4 протоколов TCP/IP была стандартизирована в 1981 г. в виде документов, называемых RFC (Request For Comment). Полный переход сети ARPANET на новые протоколы был завершен в 1982 г. Эта сеть сыграла роль "зародыша" всемирной сети Internet, построенной на базе протоколов TCP/IP.
Реализация протоколов ТСРЛР оказалась наиболее удачной в версиях BSD4.2 и BSD4.3 операционной системы UNIX. Эта реализация является эталоном (станартом "de facto") для всех последующих.
|
|
|
Примечание. Первичным сервером хранения всех RFC является узел nisc,sri.com (доступ через анонимный FTP).
1. Соотношение между ОSI/ISО и TCP/IP
В 1984 г. международная стандартизирующая организация ISO предложила модель взаимодействия открытых систем OSI (Open System Interconnection), являющуюся удобным средством описания стеков протоколов.
На рис. 1.1 представлено соотношение четырехуровневой архитектуры протоколов ТСРЛР и семиуровневой архитектуры OSI.
| Модель OSI/ISO | TCP/IP |
| Прикладной | Прикладной (Application) |
| Представительский | |
| Сеансовый | |
| Транспортный | Транспортный (Transmission) |
| Сетевой | Межсетевой (Internetwork) |
| Канальный | Сетевой (Network) |
| Физический |
Рис. 1.1.
Объединение канального и физического уровней модели OSI в единый сетевой уровень TCP/IP было обусловлено требованием независимости от используемой среды передачи данных. Дело в том, что функции протоколов канального и физического уровней реализуются в настоящее время, как правило, едиными техническими средствами (сетевыми контроллерами).
Согласно терминологии TCP/IP элементы сетевого уровня называются подсетями (subnetworks). Идеология ТСРЛР допускает, чтобы в качестве "подсетей" выступали реальные сети с их собственными стеками протоколов, узлами, шлюзами и т.п.
Внимание. Далее в данном учебном пособии для обозначения уровней стека протоколов используется терминология TCP/IP, а не OSI/ISO (если это не оговорено особо).
Внимание. В данном учебном пособии термин "шлюз" используется как обобщающий для понятий "маршрутизатор" (router), "мост" (bridge) и, собственно, "шлюз" (gateway).
2. Архитектура протоколов TCP/IP
На рис. 2.1 представлена архитектура основных протоколов ТСРЛР, используемых на трех нижних уровнях стека.
|
|
|
Краеугольным камнем всей архитектуры является межсетевой протокол IP (Internet Protocol). C его помощью реализуется адресация узлов сети и доставка данных. Межсетевой протокол управляющих сообщений ICMP (Internet Control Message Protocol) предназначен для передачи диагностической информации и сообщений об ошибках в работе сети.
Примечание. Протокол ICMP отнесен к межсетевому уровню условно, т. к., с одной стороны, он пользуется возможностями протокола IP для транспортировки собственных данных, но, с другой стороны, сам для транспортировки данных пользователя не применяется.
Двумя основными протоколами транспортного уровня являются надежный протокол управления передачей данных TCP (Transmission Control Protocol) и быстрый протокол дэйтаграмм пользователя UDP (User Datagram Protocol). TCP реализует сетевое взаимодействие в режиме с установлением логического (виртуального) соединения, a UDP -без оного.
Функции каждого протокола реализуются компонентой программного обеспечения (обычно входящей в состав операционной системы), которую будем называть модулем. Взаимодействие модулей соседних уровней осуществляется через стандартизированный интерфейс, имеющий, как правило, процедурный характер.
Внимание: На каждом уровне стека протоколов TCP/IP обмен данными ведется блоками данных конечной длины. К сожалению, отсутствует устоявшаяся терминология в обозначении этих боков. В данном учебном пособии названия блоков данных зависят от уровня стека протоколов, как это показано ниже.
| Уровень | Название |
| Транспортный | Пакет |
| Межсетевой | Сегмент |
| Сетевой | Кадр |
3. Межсетевой протокол IP
Содержание
1. Заголовок IP-сегмента
2. IP-адрес
3. Фрагментация IP-сегментов
4. Дополнительные данные IP-заголовка
Межсетевой протокол IP специфицирован в RFC 791. Его основные характеристики перечислены ниже:
· реализует обмен информации пакетами, которые будем называть IP-сегментами (максимальный размер IP-сегмента - 65535 байт);
· является протоколом взаимодействия без установления логического соединения;
· для адресации узлов сети используется адрес длиной 4 байта;
· обеспечивает в случае необходимости фрагментацию IP-сегментов;
· IP-сегменты имеют конечное время жизни в сети;
|
|
|
· не гарантирует надежность доставки IP-сегментов адресату;
· не имеет средств управления интенсивностью передачи IP-сегментов посылающей стороной (flow control);
· не гарантирует правильную последовательность IP-сегментов на принимающей стороне.
3.1. Заголовок IP-сегмента
На рис. 3.1 приведен формат заголовка IP-сегмента.
|
| Версия | Длина заголовка (IHL) | Тип обслужива-ния (Type service) | Длина сегмента (Total Length) | ||
| Идентификатор (Identification) | |D|M| Смещение фрагмента |F |F | (Fragment offset) | ||||
| Время жизни (Time to live) | Транспорт (Protocol) | Контрольная сумма заголовка (Heard checksum) | |||
| Адрес источника (Source Address) | |||||
| Адрес приемника (Destination Address) | |||||
| Дополнительные данные зоголовка (Option) | Данные выравнивания (Padding) | ||||
Рис. 3.1.
Версия (Version)
4-хбитовое поле, содержащее номер версии протокола IP (номер текущей версии равен 4);
Длина заголовка (IHL)
4-хбитовое поле, содержащее длину заголовка IP-сегмента в 32-битных словах. Минимальная (и типичная) длина заголовка - пять слов. (5x4 байта = 20 байт).
Тип обслуживания (Type of service)
байт, содержащий набор критериев, определяющих тип обслуживания IP-сегментов. Детальное описание отдельных битов дано ниже:
· биты 0...2 - приоритет (precedence - предпочтение) данного IP-сегмента;
· бит 3 - требование ко времени задержки (delay) передачи IP-сегмента (О -
· нормальная, 1 - низкая задержка);
· бит 4 - требование к пропускной способности (throughput) маршрута, по
· которому должен отправляться IP-сегмент (О - низкая, 1 - высокая пропускная
· способность);
· бит 5 - требование к надежности (reliability) передачи IP-сегмента (О -
· нормальная, 1 - высокая надежность);
· биты 6...7 - зарезервированы.
На практике в большинстве реализаций протокола IP данное поле почти всегда равно О, в UNIX-реализациях это поле не используется вовсе.
|
|
|
