Министерство общего и профессионального образования

Свердловской области

МОУО г. Екатеринбурга
МОУ Екатеринбургский культурологический лицей №212
Образовательная область: математика

Предмет: информатика

Стек протоколов TCP/IP

Исполнитель: учащийся 9 класса

Селицкий Дмитрий Константинович

Научный руководитель: преподаватель информатики ЕКЛ №212

Порозов Геннадий Анатольевич

Екатеринбург

2002

Краткое содержание.

Введение.

Двадцать пять лет назад началась революция. Не социалистическая и не индустриальная. Революция компьютерная. Вместо громоздких вычислительных машин, на которых инженеры рассчитывали траектории космических ракет, в офисы и дома простых людей пришли персональные компьютеры.

Преимущества пользования индивидуальным компьютером были очевидны. Очень скоро, в начале восьмидесятых годов, пользователи начали задумываться, как соединить компьютеры друг с другом? И вот тут в компьютерном мире началась вторая революция. Революция компьютерных сетей. Сети начали бурно развиваться и проникать за пределы военных и научных учреждений (мест, где они зародились).

Для правильной и надёжной работы сетей были разработаны так называемые протоколы. Самые известные из них: IPX/SPX и TCP/IP. О последнем и пойдёт речь в данной работе, потому что стек протоколов TCP/IP становится всё популярнее в мире.

Но, погружаясь в эту область сетевых технологий, понимаешь, что по мере освоения появляется всё больше не изученного, поэтому в данной работе будут рассмотрены только общие положения, касающиеся стека протоколов TCP/IP:

• 
  История сетей и стека протоколов TCP/IP;
  

• 
  Архитектура клиент/сервер;
  
• 
  Эталонная модель ISO OSI;
  
• 
  Состав стека протоколов TCP/IP.
  

Эта тема была выбрана, после того как я решил поглубже познакомиться с компьютерными сетями, а современные сети невозможны без использования TCP/IP.

Истоки TCP/IP.

Сеть на базе протокола TCP/IP в це­лом гетерогенная (heterogeneous). Это означает, что к ней присоединены вычислительные системы различных типов. Набор протоколов, составля­ющих TCP/IP, первоначально был разработан для обеспечения обмена данными между компьютерными сис­темами различных типов так, как если бы работа велась в одной системе. TCP/IP был создан в рамках проекта под руководством одного из агентств Министерства обороны США, а имен­но DARPA (Advanced Research Project Agency) — агентства, занимающегося передовыми исследовательскими раз­работками.

Ранние версии протокола TCP/IP приобрели популярность по многим причи­нам. Выделим три основные.

Во-первых, агентство DARPA предоставило субсидию на включение данного набора протоколов в систему UNIX университета в Беркли. После того как TCP/ IP был представлен на коммерческом рынке, в разговоре о нем всегда упомина­лась также и UNIX. Операционная система UNIX и протокол TCP/IP стали обыч­ными для большинства крупных университетов, где они использовались на рабо­чих станциях в инженерных и исследовательских системах.

Во-вторых, в 1983 году все предложения правительства Соединенных Штатов, имевшие отношение к компьютерным сетям, предусматривали использование про­токола TCP/IP. Это был тот самый год, когда сеть ARPAnet перевели на протокол TCP/IP. В то время переход произошел в считанные дни - Internet был еще невелик.

В-третьих, был разработан графический интерфейс для удобного доступа к ре­сурсам сети. Протокол TCP/IP (или его приложения) было трудно использовать тем, кто не имел опыта работы с ним. Поиск информации в Internet был сложной задачей. До появления программы просмотра - так называемый браузер (browser) - доступ к приложениям, использовавшим TCP/IP, осуществлялся из командной строки с помощью нескольких базовых программ. Они позволяли вы­звать удаленную систему и использовать ее в качестве терминала, передавать фай­лы, а также отсылать и получать почту. Некоторые производители создали для подобных приложений графические интерфейсы, которые, однако, были неудоб­ными и коммерческого успеха не имели. Браузер скрыл все сложности протокола TCP/IP и его приложений, позволив работать с графикой так же просто, как с тек­стом, Щелкнув мышью по выделенному тексту или по изображению, мы могли переместиться в любую точку сети Internet (с учетом требований безопасности). Браузер также сделал более легким доступ к информации.

Вскоре все оценили возможность этого протокола обеспечивать сетевое взаи­модействие разнородных компьютерных систем. Это не требовало существенного обновления аппаратной части мейнфреймов, мини- и персональных компьюте­ров. Так как протокол просто устанавливается на существующие компьютерные устройства, TCP/IP стал весьма популярным сетевым протоколом и это положение сохраняется и сегодня.

Протокол TCP/IP был создан агентством DARPA во время решения сложной за­дачи - сделать возможным взаимодействие различных компьютеров, как если бы
они были одним целым. Это была серьезная проблема. Архитектура компьютеров
в то время представляла собой строго охраняемую тайну. Производители никому не давали информацию относительно их аппаратного или программного обеспечения. Подобные системы называются закрытыми.

В архитектуре TCP/IP был применен альтернативный подход. Протокол развился в систему, которая позволила компьютерам взаимодействовать без значительной модификации операционной системы или аппаратной архитектуры машины потому что TCP/IP использовался как приложение.

До появления TCP/IP был разработан первоначальный вариант протокола, который назывался Программой управления сетью (Network Control Program). Протокол был предназначен для работы на нескольких компьютерных узлах в географически разнесенных областях. Эти узлы связывались с помощью обмена пакетами данных и назывались ARPAnet. TCP/IP использовался преимущественно для поддержки ориентированных на приложения функций и реализации связи типа «процесс-процесс» между двумя сетевыми залами. В этот протокол были встроены специфические приложения, такие как передача файлов.
Сеть ARPAnet закончила свое существование в 1993 году. Сеть Internet, с которой мы
работаем сегодня, была создана одновременно с ARPAnet, но как параллельная
сеть.

Для того чтобы ускорить решение проблем взаимодействия разнородных компьютеров, агентство DARPA дало субсидии на проведение исследований Калифорнийс­кому университету в Лос-Анджелесе (UCLA), Калифорнийскому университету в Сан-Бернардино (UCSB), Стенфордскому исследовательскому институту (SRI) и Университету штата Юта.

Компания BBN выпустила процессоры интерфейсных сообщений (Interface Message Processors, сокращенно IMP), в настоящее время используемые в маршрутизаторах Honeywell 316, которые обеспечили работу каналов межсетевой пе­редачи данных. В 1971 году ARPAnet Networking Group (Рабочая группа иссле­дования сети ARPAnet) была расформирована. Агентство DARPA взяло на себя всю исследовательскую работу. Тестирования разработки, проводимые несколь­ко лет, дали успешные результаты, но выявились серьезные недостатки проекта. Дальнейшие исследования были направлены на решение проблем. Первоначаль­ный протокол NCP было рекомендовано заменить другим - протоколом управ­ления передачей (TCP – Transmission Control Protocol). С 1975 по 1979 год агентство DARPA работало над тех­нологией Internet, результатом чего стало семейство протоколов TCP/IP в том виде, в котором мы их сегодня знаем. Протокол, отвечающий за маршрутиза­цию пакетов в глобальной сети, был назван Internet Protocol (IP). В наши дни распространенное название для этого стандарта - TCP/IP.

Программы, использовавшие NCP, были переписаны для работы поверх нового протокола после замены протокола NCP на TCP/IP. TCP/IP стал особо популя­рен к 1983 году, когда агентство DARPA потребовало, чтобы все компьютеры, подключенные к ARPAnet, использовали именно этот протокол.

В 1983 году ARPAnet была разбита на две сети. Первая - Defense Data Network (DDN) - это оборонная сеть передачи, данных. Она также известна как MILNET (military network - сеть военных). Вторая - DARPA Internet (новое название старой сети ARPAnet), За пределами ARPAnet формиро­валось множество сетей, таких как CSNET (Computer Science Network ~ Научная компьютерная сеть); BTTNET (Because It's Time network - сеть «По­тому что пришло время»), используе­мая корпорацией IBM; UUCP (User to User Copy - сеть «Копирование от пользователя к пользователю»). Протокол последней сети позже стал использоваться в USENET (сеть, пред­назначенная для распространения но­востей), а также во многих других. Все они базировались на протоколе TCP/IP и были связаны через ARPAnet, которая использовалась в качестве опор­ной сети. Также имели успех локальные сети, основанные на архитектуре Ethernet. Компании начали выпускать оборудование, которое позволяло любому узлу или терминалу подключаться к сети на базе Ethernet Устройства пересылки сообщений, известные как IMP, теперь стали выпускаться на коммерческой осно­ве и были названы маршрутизаторами (routers). Они были меньше и дешевле, а работали быстрее, чем IMP в сети ARPAnet. Ими было гораздо легче управлять. На этих устройствах были построены региональные сети, которые теперь могли подключаться к Internet.

Однако доступ в Internet на коммерческой основе все еще был ограничен. Од­ним из успешных экспериментов было создание CSNET. Национальный научный фонд (NSF) взял этот проект за основу для построения еще одной сети, которая объединил, пять суперкомпьютеров. Пять узлов было связано через линии передачи данных с пропускной способностью 56 Кбит/с. Это объединение стало называться NSFnet. Национальный научный фонд заявил, что если какое-либо академическое учреждение построит свою сеть, ей будет предоставлен доступ к NSFnet, Это сделало бы возможным доступ из регионов и обеспечивало взаимодействие региональных сетей (на базе протокола TCP/IP). Официально сеть NSFnet была сформирована в 1986 году. Она представляла собой крупную опор­ную сеть (объединяющую вокруг себя более мелкие сети), которая использовала каналы связи с пропускной способностью 56 Кбит/с, позже замененные на ка­налы Т1 (июль 1988 года). Любой, кто мог установить связь с сетью NSFnet, по­лучал доступ ко всем объединенным вокруг нее сетям. В 1990 году линии связи в NSFnet были заменены на другие - с пропускной способностью 45 Мбит/с.

Сразу после создания NSFnet появилось множество региональных сетей, та­ких как NYSERnet (New York State Educational Research Network - Образова­тельно-исследовательская сеть штата Нью-Йорк), CERFnet (California Educational Research Network, Образовательно-исследовательская сеть Калифорнии) и др. Поддержка сетей осу­ществляется на региональном уровне, Национальный научный фонд ими не занимался.

Сеть NSFnet оказалась очень полезной не только благодаря реализо­ванной концепции подключения су­перкомпьютеров к академическим учреждениям. В 1987 году Нацио­нальный научный фонд заключил с фирмами MERIT Network, IBM и MCI контракт. Последний предпо­лагал замену линий связи, ранее ис­пользовавшихся в NSFnet, на Т1, а так­же объединение шести региональных сетей, пяти существующих супер­компьютерных центров, сети MERIT и Национального центра атмосферных исследований в единую сеть. Эта работа была завершена в июле 1988 года. В 1989 году из команды MERIT выдели­лась некоммерческая организация ANS (Advanced Network and Service Inc. - Передовые сетевые технологии и услуги). Целью ее деятельности было повышение пропускной способности сети NSFnet до скорости 45 Мбит/с и объединение 16-и региональных узлов. Эта работа была завершена в ноябре 1991 года.

Также стали появляться образования коммерческого характера со своими региональными сетями на базе протокола TCP/IP. Для них была разработана кон­цепция под названием Commercial Internet eXchange (Коммерческий обмен услу­гами Internet), сокращенно CIX. Эта концепция позволяла региональным сетям получать доступ к опорной академической сети NSFnet.

Содержать ARPAnet было достаточно дорого, и агентство DARPA стало терять к ней интерес. Большинство приверженцев сети ARPAnet покинули фирму и ре­шили обосноваться в другом месте. Обслуживание этой сети полностью прекра­тилось в 1989 году, и ее место было занято тем, то мы сейчас называем Internet. Термин Internet стал частью аббревиатуры IP.

Сеть NSFnet, по сути, была зеркальным отражением ARPAnet. Они работали па­раллельно. Региональные сети на базе протокола TCP/IP были соединены друг с дру­гом через NSFnet, которая имела связь с ARPAnet. Подключения осуществлялись главным образом через NSFnet, так как рта обладала более высокой скоростью передачи данных, к ней было легче подсоединиться и обходилось это дешевле.

Сеть-праматерь ARPAnet было решено закрыть. Узлы, расположенные в ARPAnet, нашли новое применение в составе региональных сетей, в том числе как их осно­ва. Опорную сеть для объединения предоставила NSFnet.

Известность Internet стремительно росла, и в 1993 году NSF решил, что не может поддерживать быстро рас­ширяющуюся систему. Он предло­жил внешним фирмам контракты на осуществление контроля над расширением Internet. Компании откликну­лись на призыв, и функциональная ответственность за развитие Internet была передана множеству различных фирм. NSFnet была заменена концепцией системы Network Access Points (Точки доступа к сети), сокращенно NAP. Эти точки были разбросаны по всей территорий Соединенных Шта­тов, и через них могли взаимодейст­вовать и обмениваться информацией компании, построившие свои собственные опорные сети. Одновременно с этим появилась концепция равноправного информационного обмена (peering). Посред­ством NAP обеспечивался доступ к другим опорным сетям и взаимодействие про­вайдеров (фирм, предоставляющих доступ в сеть конечным пользователям). В рам­ках равноправного информационного обмена они разрешали провайдерам других опорных сетей использовать свою сеть для передачи информации их клиентов. Вокруг этой концепций велись долгие дискуссий: с кем провайдеру следует вести равноправный обмен, а с кем нет? Почему один провайдер должен разрешать дру­гому бесплатно использовать свою опорную сеть для транзитной передачи инфор­мации клиентов? Ответ был прост: потому что так решил NSF, - и обсуждение этой проблемы было отложено на более поздний срок.

Уровень NAP - это высшая ступень в иерархии Internet. Можно построить сколько угодно частных опорных сетей - и все они объединяются через точки доступа в основную сеть. Первоначально существовало четыре официальных провайдера, но к моменту написания этой книги добавилось еще 13, и их число продолжает расти. Даже после коммерциализации Internet ни одна из компаний не стала собственником ее части, и любой, кто связан с глобальной сетью, дол­жен соблюдать определенные условия. Компании, просто предоставляли конкретный вид услуг, необходимый для работы в Internet. Например, корпорации Network Solutions, Inc. было предоставлено право контролировать регистрацию доменных имен, тем не менее, она не является собственником этого устройства. На момент написания данной книги корпорация Network Solutions находится под надзором Комитета по присвоению адресов Internet (Internet Assigned Numbers Authority), возглавляемого Джоном Постелом (John Postel). Расположен Комитет в Университете Южной Калифорнии. Корпорации AT&T; было предо­ставлено право размещать на своих компьютерных узлах базы данных из доку­ментов, необходимых сообществу пользователей Internet. Наконец, NSF за­ключил контракты на выполнение всех функций по работе с Internet. Любая компания (имеющая достаточное количество средств) может построить опор­ную сеть. Чтобы иметь доступ к другим сетям, она должна быть соединена с ними через терминал NAP, Таким образом, отдельные провайдеры опорной сети обра­зуют систему сложных связей - точек присутствия (Points of Presence, сокра­щенно POP). Через них отдельные пользователи или компании подключаются к Internet.

В апреле 1995 года была закрыта опорная сеть NSFnet. Появился Internet - в том виде, каким мы его знаем сегодня.

Отметим еще одну, последнюю, особенность TCP/IP: для того чтобы использо­вать протокол в любой сети, совершенно не обязательно подключать ее к Internet. TCP/IP может быть использован в сети, состоящей только из двух компьютеров или объединяющей столько компьютеров, сколько вам нужно. Если понадобится подключиться к Internet, сетевой администратор должен по­звонить в местный отдел регистрации (или провайдеру услуг Internet – Internet Service Provider, сокращённо ISP) для оформления запроса на доступ в сеть и получения официального IP-адреса (своего уникального адреса в сети Internet).

Архитектура клиент-сервер.

Что такое архитектура клиент/сервер?

Арх. к/с – способ обработки данных, взаимодействие различных обособленных технологий для решения поставленных задач. Сюда входят приложения, аппаратные средства, операционные системы и сетевые технологии, обеспечивающие взаимосвязь между клиентами и серверами.

Арх. к/с определяется программными, а не аппаратными средствами. Клиентские и серверные программы могут выполняться на любых аппаратных платформах. Гигантский суперкомпьютер может выполнять клиентскую программу и посредством сетевого протокола, например TCP/IP, сделать запрос на крошечный ПК.

Серверная часть архитектуры клиент/сервер.

В системе клиент/сервер сервером является компьютер, имеющий ресурс, который он может разделить с другими компьютерами, или службу, которую он может выполнить от имени других компьютеров и их пользователей. Сервер может быть выделен для выполнения только одной задачи, по виду задачи, которую они выполняют, серверы делят на 6 видов:

• 
  Web-серверы. Web-сервер принимает запрос от клиентов-браузеров и доставляет Web-объекты, такие как Web-страницы, графические данные или аплёты. Web-сервер находит запрашиваемую информацию в сети Internet и доставляет её обратно на браузер. (Web-сервер частной интрасети называется внутренний информационный сервер)
  
• 
  Сервер Web-приложений. Сервер Web-приложений позволяет группам пользователей с помощью браузеров взаимодействовать друг с другом и получать результаты совместной работы, которых невозможно добиться никаким другим образом. Такие серверы применяются в системе банковских и финансовых услуг, охране здоровья, службе работы с покупателями, рекламе и индустрии развлечений.
  
• 
  Коммерческий сервер. Коммерческий сервер – это тип Web-сервера, позволяющего вести бизнес через Web. Программное обеспечение сервера включает в себя средства защиты, например протокол SSL, который гарантирует безопасную передачу данных по сети, что позволяет, к примеру, пользоваться кредитной карточкой, не боясь за сохранность её данных.
  
• 
  Файловый сервер. Файловыми серверами являются те, которые разрешают другим компьютерам использовать своё дисковое пространство. Преимуществом использования файлового сервера, кроме того, что можно позаимствовать место на диске другого компьютера, является то, что файлы коллективного пользования будут одинаковыми как на своём, так и на чужом компьютере. Для использования файлов, хранящихся на файловом сервере, не нужно делать ничего особенного, даже если файловый сервер находится за тысячи километров от пользователя. Компьютеры, заимствующие место на диске сервера, являются клиентами. Клиенты могут использовать операционные системы отличные как друг от друга, так и от ОС сервера.
  
• 
  Сервер печати. Сервер печати – компьютер с подключённым к нему принтером и разрешающий совместное использование этого принтера.
  
• 
  Вычислительный сервер. Вычислительный сервер – компьютер, выполняющий ту или иную программу.
  

Клиентская часть архитектуры клиент/сервер.

Клиент – компьютер, заимствующий ресурсы или службы у другого компьютера (сервера). Виды клиентов:
"Тонкий" клиент. Часто возникает вопрос о том, можно ли запустить какое-нибудь новое крутое клиентское приложение на своем компьютере, или нужно добавить память или дис­ковод, или же для этого вообще нужен новый компьютер. До того как потратить деньги на покупку нового компьютера, подумайте, сможет ли вам чем-нибудь помочь "тонкий" кли­ент. "Тонкий клиент" представляет собой самую маленькую, простую и наименее дорогую комбинацию аппаратных и программных средств, сконфигурированную для выполнения только необходимых (и больше никаких) задач. Пользователи "тонких" клиентов выполняют свои приложения на серверах по сети.
Браузер — это клиентская программа, получающая услуги от Web-сервера. Браузер позволяет оперировать файлами и ин­формацией в сети, в том числе и в Internet, Для того чтобы браузер был функционально полным, он должен обеспечи­вать возможность работы с графическими изображениями. Однако текстовые браузеры работают быстрее графических и предоставляют доступ к Web-данным тем, кто работает с опе­рационными системами, не имеющими такого графического интерфейса, как Windows и Macintosh.

Современные сотовые телефоны содержат микробраузер, позволяющий отображать информацию на миниатюрном дисплее такого телефона.

Эталонная модель ISO OSI.

Модель ISO OSI – модель взаимодействия открытых систем – стандарт, разработанный Международной организацией по стандартам (ISO).

Семиуровневая структура модели ISO OSI.

Каждый из уровней модели ISO OSI называется стеком, а протоколы, соответствующие этим уровням – стеком протоколов. Каждый уровень стека зависит от уровня, находящегося ниже него. Это значит, что каждый уровень предоставляет какие-либо службы вышестоящему уровню. При отправлении данных с одного компьютера на другой данные проходят все уровни сверху вниз на компьютере-отправителе и снизу вверх на компьютере-получателе.

1. 
   Уровень 1 – Физический (Physical).
   

Физический уровень находится на дне стека и представляет собой аппаратное обеспечение, а именно, кабели, спутники и другую связующую среду, а также сетевую интерфейсную плату.

2. 
   Уровень 2 – Канальный (Datalink).
   

На этом уровне данные разделяются на пакеты, которые посылаются через связующую среду. Этот уровень включает в себя коммутирующие линии.

3. 
   Уровень 3 – Сетевой (Network).
   

На данном уровне начинает действовать стек протоколов TCP/IP, а именно – межсетевой протокол (IP). Этот уровень получает пакеты данных с канального уровня (уровень 2) и отправляет их по нужному сетевому адресу.

4. 
   Уровень 4 – Транспортный (Transport).
   

На транспортном уровне работают протокол управления передачей (TCP) и пользовательский протокол (UDP). Благодаря транспортному уровню в пакетах данных отсутствуют ошибки, а все пакеты поступают в место назначения и восстанавливаются в правильном порядке.

5. 
   Уровень 5 – Сеансовый (Session).
   

Данный уровень устанавливает и контролирует сеанс или, говоря иначе, связь между двумя компьютерами.

6. 
   Уровень 6 – Представления (Presentation).
   

Уровень представления работает с операционной и файловой системами. На этом уровне преобразовываются из одного формата в другой, если у клиента и сервера различные форматы.

7. 
   Уровень 7 – Прикладной (Application).
   

На этом, верхнем, уровне выполняются задачи пользователя, такие как: отправка электронной почты, запрос на передачу файлов по сети и др.

Семиуровневая струстура стека протоколов TCP/IP.

Структура стека TCP/IP состоит из пяти уровней, но верхний уровень TCP/IP (прикладной) включает в себя три верхних уровня модели ISO OSI (сеансовый, представления и прикладной), и сетевой уровень модели ISO OSI в стеке TCP/IP представлен как «Межсетевой» или Internet-уровень.

Таблица 1. Многоуровневая структура эталонной модели ISO OSI и стека протоколов TCP/IP.

Семиуровневая структура эталонной модели ISO OSI	Пятиуровневая структура стека протоколов TCP/IP
7. Прикладной уровень(Application)	5. Прикладной уровень(Application)
6. Уровень представления (Presentation)
5. Сеансовый уровень (Session)
4. Транспортный уровень (Transport)	4. Транспортный уровень (Transport)
3. Сетевой уровень (Network)	3. Межсетевой уровень (Internet-уровень)
2. Канальный уровень (Datalink)	2. Канальный уровень (Datalink)
1. Физический уровень (Physical)	1. Физический уровень (Physical)

Таблица 2. Распределение протоколов и служб по уровням.

Стек протоколов TCP/IP.

IP (Internet Protocol) – межсетевой протокол

Межсетевой протокол IP отвечает за основы сетевой связности. При работе в сети необходимо место, куда можно «положить» (отправить или принять) данные, и таким местом является сетевой адрес. Ядро протоко­ла IP работает с сетевыми адресами. У каждого компьютера в сети должен быть свой собственный цифровой адрес. А протокол IP понимает, как и когда посылать сообщения на этот адрес.

Протокол IP берет на себя вопросы, касающиеся адресации, но он не обеспечивает корректное прохождение информации по сети и не отвечает за пропажу или не поступление пакета данных к месту назначения. Для этой цели необходимы другие протоколы, которые обеспечивают сохран­ность пакетов и данных при их передаче и поступлении в место назначе­ния в правильном порядке.

Все вышесказанное касается как четвертой, так и шестой версий протокола IP (шестая версия называется еще IPng, где ng— аб­бревиатура от next generation, что означает новое поколение).

RFC 791 RFC 2460

TCP (Transmission Control Protocol) – протокол управления передачей

TCP — протокол управления передачей. Независимо от вида имеющихся данных, TCP обеспечит их со­хранность и передачу без потерь. TCP использует протокол IP для доставки пакетов данных к приложениям верхних: уровней, а так­же обеспечивает надежный поток данных по компьютерам сети. Наиболее важными функциями TCP являются контроль над ошиб­ками (чтобы удостовериться, что каждый пакет поступил к месту назначения неповрежденным) и порядковая нумерация (расстановка пакетов в правильном порядке). TCP приступает к работе после прибытия пакетов на указанный IP-адрес. Между отправляющим и принимающим компьютерами устанавливается режим диалоговой связи для контроля передаваемых данных. Можно сказать, что TCP «ориентирован на соединение», потому что он даёт команду сети повторно отослать потерянные данные.

RFC 793

UDP (User Data Protocol)– пользовательский протокол данных

Несмотря на то, что этот протокол не такой надежный, как TCP, он все равно перемещает множество данных по сети.

UDP использует протокол IP для доставки пакетов данных к прило­жениям верхних уровней, а также обеспечивает поток данных по компь­ютерам сети. UDP не обеспечивает ни проверку на наличие ошибок, ни порядковую нумерацию, хотя эти операции можно выполнять, установив соответствующие приложения. Этот протокол считается неориентирован­ным на установление соединения, так как в случае ошибки он не обеспе­чивает повторную отправку данных.

Протокол UDP используется в сетевой файловой системе (NFS), службе доменных имен (DNS), при удаленном вызове процедуры (RPQ) и в программных интерфейсах приложений (API).

RFC 768

ARP (Address Resolution Protocol) – протокол определения адресов

Зная только TCP/IP-адрес удаленного компьютера, с помощью прото­кола определения адресов можно найти аппаратный адрес его сетевой ин­терфейсной платы. ARP — надежный партнер протокола IP.

Между прочим, ARP также выполняет функции протокола, службы и приложения, хотя в качестве приложения он исполь­зуется чрезвычайно редко.

RFC 826.

RARP (Reverse Address Resolution Protocol) – протокол обратного определения адресов

Зная аппаратный адрес сетевой интерфейсной платы удаленного ком­пьютера, с помощью протокола обратного определения адреса (RARP) можно найти его TCP/IP-адрес. Однако при этом не предпо­лагается никакой взаимосвязи протоколом UDP.

RFC 903

ICMP (Internet Control Message Protocol) – межсетевой протокол управляющих сообщений

Межсетевой протокол управляющих сообщений (ICMP) сообщает о проблемах и передает специальную сетевую информацию, например о со­стоянии ошибок, с какого-либо сетевого устройства. Протокол IP обнаруживает ошибку и передает соответствующее сообщение протоколу ICMP. Наиболее широко распространенным применением ICMP является соз­дание эхозапроса, генерируемого с помощью команды ping.

Кроме функции протокола, ICMP выполняет также функции службы и приложения с названием ping (программа, которая используется для проверки доступности адресата путем передачи ему специального сигнала и ожидания ответа).

RFC 1256 RFC 2463

FTP (File Transfer Protocol) – протокол передачи файлов

Именно протокол FTP помогает копировать файлы с одного компьютера на другой. FTP используется как для того, чтобы «взять» файлы из другого компьютера, так и для того, чтобы скопировать их на него. Помните, что FTP — это также название соответствующего приложения и службы

RFC 959 RFC 2640

Telnet – сетевой теледоступ

Сетевой теледоступ позволяет осуществлять связь с удаленным ком­пьютером и работать за ним, независимо от того, на каком расстоянии от него вы находитесь. С помощью сетевого теледоступа, к примеру, можно поработать на удаленном компьютере в Антарктиде. Кроме функции протокола, Telnet выполняет также функции службы и прило­жения. Те, кто пользу­ются графической операционной системой, например MacOS или какой-либо разновидностью Microsoft Windows, могут и не понять всю ценность сетевого теледоступа. Но пользователи операционных систем Linux и UNIX только с помощью Telnet могут получить доступ к удаленному компьютеру и запустить на нем программы, которые на их компьютерах не установлены.

RFC 854 RFC 855

TFTP (Trivial File Transfer Protocol) – простейший протокол передачи файлов

Простейший протокол передачи файлов (TFTP) — это упрощенный вариант протокола FTP, наиболее распространенной функцией, которого является установка операционной системы с использованием файлов, расположенных на сервере TFTP.

RFC 1350

SNMP (Simple Network Management Protocol) – простой протокол сетевого управления

SNMP — это протокол, использующийся для контроля и управления (администрирования) сетями и соединенными с ними устройствами, а также для сбора информации о произво­дительности сети. При написании какого-либо приложения се­тевого администрирования необходимо считывать сообщения протокола SNMP, которые называются модулями данных про­токола (PDU), чтобы знать, когда устройства подсоединяются к сети или отсоединяются от нее, а также все ли в порядке в сети.

Приложения System View компании IBM или Open View компании Hewlett Packard и другие продукты сетевого администрирования в удобном графическом виде выводят данные о состоянии всей сети.

RFC 2572.

SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) – простой протокол пересылки почты

Протокол SMTP предназначен для пересылки электронной поч­ты в Internet. Он передает электронную почту с одного компью­тера на другой. Сообщения могут пересылаться с компьютера отправителя непосредственно на компьютер получателя или же могут проходить через промежуточные компьютеры, которые на­зываются компьютерами с промежуточным хранением.

Электронная почта — сетевое приложение. Многие производители имеют свои собственные почтовые прото­колы. SMTP - это почтовый протокол в сети Internet. Почта UNIX, в отличие от некоторых других операционных систем, понимает протокол SMTP. Если пользователи компьютеров, не понимающих протокола SMTP, хотят подключить­ся к Internet, то, чтобы иметь такую возможность, они должны устано­вить специальный шлюз SMTP.

RFC 821

POP3 – почтовый протокол, версия 3

РОРЗ, последняя версия почтового протокола, обеспечивает основные возможности архитектуры клиент/сервер, помогающие загрузить элек­тронную почту с почтового сервера РОРЗ на компьютер пользователя. Протокол РОРЗ был разработан для того, чтобы помочь загружать электронную почту с компьютеров провайдеров Internet-сервиса на компьютеры пользователей. Для связи с почтовым сервером РОРЗ необходимо клиентское приложение РОРЗ.

RFC 1939 RFC 2449

IMAP4 (Interactive Mail Access Protocol) – протокол интерактивного доступа к электронной почте, версия 4

Последняя версия протокола интерактивного доступа к электронной почте (IMAP4) предоставляет новые, утонченные возможности работы в среде клиент/сервер, которые позволяют выбрать способ обработки элек­тронной почты. IMAP4 предоставляет расширенный набор возможностей по сравнению с протоколом РОРЗ. Для связи с почто­вым сервером IMAP4 необходимо клиентское приложение IMAP4.

Протоколы РОРЗ и IMAP4 не совместимы друг с другом. Нельзя использовать клиентское приложение РОРЗ для связи с почтовым сервером IMAP4 и наоборот. Хотя при этом сущест­вуют клиенты и серверы, совместимые с обоими этими прото­колами.

RFC 2060

LDAP (Lightweight Directory Access Protocol) – облегчённый протокол службы каталогов

Протокол LDAP позволяет осуществлять поиск информации об име­нах пользователей и адресах электронной почты в Х.500-совместимой службе каталогов.

(LDAP — основной протокол доступа к службе каталогов операционной системы Microsoft Windows 2000.)

RFC 2251

NTP (Network Time Protocol)– синхронизирующий сетевой протокол

Часы истинного времени, содержащиеся в компьютерах, синхронизи­руются посредством протокола NTP — сетевого протокола службы вре­мени. Для всех типов приложений важным моментом является создание временной метки. Таким образом, создается информация, например, о дате создания документа или дате и времени маршрутизации сетевых данных. NTP получает данные о времени с компьютера, называющегося сервером-источником времени, который, в свою очередь, получает эту информацию из официального источника, каковым является, например, Национальный институт стандартов и технологий США. В континен­тальной Европе службой подобного рода является Международная орга­низация стандартизации. Данные о точном времени чрезвычайно важны, например, при проведении банковских транзакций или операций с цен­ными бумагами, NTP — это инструмент, выполняющий только какие-то определенные функции.

RFC 1305.

HTTP (Hypertext Transfer Protocol) - протокол передачи гипертекста

Протокол передачи гипертекстовых файлов (HTTP) передает гипер­текстовый язык описания документов (HTML) и другие компоненты с Web-серверов (или с интра- и экстрасетей) клиентскому приложению браузера.

RFC 2616

S-HTTP (Safe Hypertext Transfer Protocol) - протокол защищённой передачи гипертекста

S-HTTP — это защищенная версия протокола HTTP, которая шифрует (кодирует) важные данные, например об операциях с кредитной карточкой.

RFC 2660

BOOTP (Boot Protocol) – протокол начальной загрузки

Не на всех компьютерах предустановленна какая-либо операционная система. Иногда ее необходимо установить самостоятельно. Если у ком­пьютера нет жестких дисков или других устройств хранения данных, необходимо загрузить операционную систему в память с дру­гих компьютеров сети. При этом для загрузки операционной системы (или другого автономного приложения) по сети используется ВООТР — протокол начальной загрузки. Термин начальная загрузка означает загруз­ку операционной системы на компьютер пользователя.

RFC 2132

Шлюзовые протоколы (протоколы маршрутизации)

RIP (Routing Information Protocol) – протокол маршрутной информации;

OSPF (Open Shortest Path First) – протокол маршрутизации с выбором кратчайшего маршрута,

BGP (Border Gateway Protocol) – протокол пограничной маршрутизации

Шлюз — это компьютер, преобразовывающий информацию из одного фор­мата в другой. Например, для связи систем электронной поч­ты, одна из которых использует протокол SMTP, а другая — какой-либо другой протокол, используется шлюз SMTP, пре­образовывающий сообщения электронной почты из одного компьютерного формата в другой.

Маршрутизация — это про­цесс перемещения пакетов данных по сетям.

RIP - RFC 1723 RFC 2080 (IPv6) OSPF - RFC 2328 BGP-4 - RFC 1771 и RFC 2545 (IPv6)

PPTP (Point-to-Point Tunneling Protocol) – протокол двухточечной связи с туннелированием

Протокол двухточечной связи с туннелированием (РРТР) позво­ляет создать виртуальную частную сеть в Internet, С помощью протокола РРТР создается защищенная линия связи с сетью ва­шей организации, как если бы вы находились внутри офисного здания и работали в локальной сети учреждения, несмотря на то, что, на самом деле используется Internet-соединение через канал провайдера. С помощью протокола РРТР данные, передаваемые по сети, можно даже зашифровать. Таким образом, можно воспользоваться всеми преиму­ществами глобальной частной сети.

RFC 2637

DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) – протокол динамического выбора конфигурации хоста

Этот протокол является прикладным решением в архитектуре кли­ент/сервер, позволяющим организовать коллективное использование многочисленных адресов TCP/IP. На сервере DHCP содержится информация об адресах коллективного пользования. Когда клиентский компьютер хочет воспользоваться приложением TCP/IP, он сначала должен запросить адрес TCP/IP с сервера DHCP. Сервер проверяет возможность выделить ресурс и, если все адреса в данный момент используются, сообщает клиенту о том, что ему нужно дождаться, пока другой клиент закончит свою работу и освободит адрес TCP/IP. Если в наличии есть свободные адреса TCP/IP, сервер посылает клиенту ответ, содержащий запрошенный адрес. Такой принцип разделения ресурсов имеет смысл использовать в сре­де, где компьютеры не все время используют приложения ТСР/IP или в которой не хватает адресов для всех сетевых компьютеров.

RFC 2131

SSL (Secure Sockets Layer) – протокол безопасных соединений

Протокол безопасных соединений (SSL, версия 2) обеспечива­ет защиту информации путем шифрования данных, поступаю­щих от клиента (например, с Web-браузера) на соответствую­щий сервер. (Шифрование данных означает их преобразование в секретный код). Версия 3 протокола SSL позволяет идентифицировать клиента.

IP-Sec (Security Internet Protocol) - защищённый межсетевой протокол

IP-Sec — протокол защиты для виртуальных частных сетей - включает в себя мощные средства шифрования, необходимые для защиты данных в общественных или частных виртуальных сетях. IP-Sec позволяет убедить­ся в том, что компьютер, получающий доступ из Internet в частную сеть, дейст­вительно имеет на это право.

RFC 2401

RSVP (Resource Reservation Protocol) – протокол резервирования ресурсов

Для получения наибольшей эффективности при использовании сетевых мультимедийных приложений, таких как Internet-телефония или видео­конференция, пакеты данных должны доставляться очень быстро и всегда в правильной последовательности. В противном случае на экране монитора появятся черные пятна или возникнут странные звуковые паузы. Протокол резервирования ресурсов (RSVP) был создан для предоставления услуг вы­сокого качества (для его названия часто используется аббревиатура QoS, что означает качество сервиса). Эта аббревиатура не соответствует назва­нию протокола. А протокол назван именно так, потому что с его помощью заблаговременно резервируются сетевые ресурсы.

RFC 2205, RFC 2379

IPP/1.0 (Internet Print Protocol) – межсетевой протокол печати

Протокол IPP специфицирует работу программ и сетей так, чтобы по­зволить пользователям распечатывать документы, как на удаленном прин­тере, так и на локально подключенном или подключенном непосредст­венно к сети.

IPP — это экспериментальный протокол. В качестве предлагаемого стандарта исполнительный комитет IETF планирует опубликовать откорректированную версию IPP. Но чтобы IPP стал стандартом, он должен включать в себя четкую идентифи­кацию и средства защиты.

RFC 2565 - 2568

Kerberos – сетевая служба идентификации

Служба Kerberos разработана для того, чтобы можно было провести безошибочное опознание пользователей, компьютеров и служб. Такая проверка называется идентифика­цией.

Kerberos — это надежная служба идентификации. Предполагается, что неопознанные программы могут попытаться прочитать и изменить пакеты данных, пе­ремещающиеся по сети. Kerberos не зависит от других про­грамм, головной операционной системы, физических средств защиты се­ти или IP-адресов. Эта служба работает самостоятельно. Именно Kerberos является главным механизмом идентификации в опера­ционной системе Microsoft Windows 2000.

RFC 1510

Кроме перечисленных, существует еще очень много компонентов TCP/IP, и каждый день появляются все новые и новые. Опи­санные протоколы являются самыми важными и наиболее распростра­ненными. Все протоколы, использующие IP-адрес, должны быть обнов­лены так, чтобы они распознавали версию IPv6.

Заключение.

Из данной работы можно получить базовые знания как о стеке протоколов TCP/IP, так и о компьютерных сетях. Также в работе представлена история не только самого стека протоколов TCP/IP, но и история сетей. Это сделано для более лёгкого понимания процессов создания и модернизации протоколов.

Я считаю тему моей работу актуальной для меня, потому что в нынешнее время компьютерные сети широко распространены и знание их устройства и функций даёт серьёзный толчок в познании виртуального мира, который всё больше проникает в реальный.

Эта работа может послужить пособием для краткого ознакомления со стеком протоколов TCP/IP и может подтолкнуть к более углублённому изучению сетевых технологий. Также эта работа может быть использована на уроках информатики во время изучения компьютерных сетей и, в частности, Internet.

Впоследствии данная тема может быть развита путём более подробного описания отдельных аспектов применения протоколов стека TCP/IP или работы компьютерных сетей.

Приложения.

Словарь терминов.

• 
  ARPAnet – сеть, созданная “Агентством перспективных исследовательских проектов министерства обороны США” (DARPA), существовавшая с 1969; эта сеть связывала академические и военные научно-исследовательские центры; из ARPAnet в последствии образовалась Internet.
  
• 
  IAB – совет по деятельности Internet.определяет архитектуру Internet-магистрали и всех прилагаемых к ней сетей. IAB также наблюдает за протоколами TCP/IP. Официальный web-сайт IAB – https://www.iab.org
  
• 
  IANA – совет по присвоению адресов в Internet – центральный пункт контроля Internet-адресов, доменных имён и других деталей протокола. Официальный web-сайт IANA – http://www.iana.org
  
• 
  ICANN – корпорация по присвоению имён и адресов в Internet – некоммерческая организация , управляемая международным советом директоров, которая финансируется Internet-сообществом
  
• 
  IESG – руководящая группа инженеров сети Internet определяет стратегические направления и цели развития сети Internet. Официальный web-сайт IESG – https://www.ietf.org/iesg.html
  
• 
  IETF – рабочая группа инженеров Internet отвечает за содержание и непрерывную работу Internet. Официальный web-сайт IETF – http://www.ietf.org
  
• 
  InterNIC – центр сетевой информации Internet содержит информацию о том, как зарегистрировать домен. Официальный web-сайт InterNIC – https://www.internic.net
  
• 
  IRTF – рабочая группа по исследованиям вInternet занимается исследованиями в области сетевых протоколов, таких как TCP/IP. Официальный web-сайт IRTF – http://www.irtf.org
  
• 
  ISOC – сообщество Internet. Совет IAB и рабочие группы IETF и IRTF являются частью сообщества Internet и определяют её будущее развитие. Членами сообщества Internet являются люди, компании, международные и правительственные организации. Сообщество Internet издаёт два электронных журнала о направлениях и порядке развития Internet: ISOC Forum (http://www/isoc/org/infosvc/forum/) и On The Internet (http://www.isoc.org/isoc/publications/oti/interim.html), которые рассылаются всем членам сообщества. Официальный web-сайт ISOC – http://www.isoc.org
  
• 
  MacOS – операционная система для платформ Macintosh разработанная компанией Apple.
  
• 
  Microsoft – крупнейшая корпорация на рынке программного обеспечения для компьютеров со штаб-квартирой в Силиконовой долине (Калифорния, США); корпорацией Microsoft разработаны такие операционные системы как MS DOS, Windows9x, Windows NT и Windows XP (Whistler), офисный пакет MS Office, Web-браузер Internet Explorer и клиент электронной почты Outlook Express.
  
• 
  MS Internet Explorer – Web-браузер разработанный компанией Microsoft.
  
• 
  MS Windows – операционная система для IBM-совместимых платформ разработанная компанией Microsoft и пришедшая на смену MS DOS; служит графической средой для, в которой работают текстовые, графические, интернет и прочие приложения; наиболее популярная ОС в мире.
  
• 
  Netscape Navigator – Web-браузер разработанный компанией Netscape.
  
• 
  RFC (Request For Comment) – “запрос для комментария”. Документы, описывающие стандарты Internet, общепринятые идеи, негласные стандарты и т.п.
  
• 
  UNIX (UNICS – Uniplexed Information and Computing System) – операционная система, разработанная группой программистов под руководством Кена Томсона; первая редакция UNIX – 1971 г. Ядро ОС UNIX использовано в таких ОС как: BSD, Linux, XENIX и др.
  
• 
  BSD (Berkeley Software Distribution) – операционная система, разработанная программистами университета Беркли (Калифорния, США) под руководством Билла Джоя; BSD была построена на ядре UNIX v6; с 1980 года переименована в FreeBSD и распространяется бесплатно. Параллельно компания Sum Microsystems под руководством Билла Джоя с 1982 выпускает модификацию BSD – SunOS (с 1990 года – Solaris)
  
• 
  W3C – консорциум World Wide Web утверждает стандарты для World Wide Web и её протоколов.
  
• 
  Браузер (browser) – это клиентская программа, получающая услуги от Web-сервера.
  
• 
  Домен (domain) – последняя часть адреса Internet. Указывает на размещение или назначение ресурса.
  
• 
  Интерне-провайдер (Internet Service Provider, ISP) – организация – поставщик услуг Интернет.
  
• 
  Интерсеть(internet) – сеть состоящая из сетевых устройств (интрасеть) или нескольких сетей (экстрасеть).
  
• 
  Интерфейс (interface) - 1) совокупность унифицированных связей и сигналов между элементами вычислительного комплекса системы; используется для обмена информацией между различными устройствами вычислительной системы. 2)
  
• 
  Интрасеть(intranet) – это частная сеть одной организации или её части.
  
• 
  Клиент – компьютер, заимствующий ресурсы или службы у другого компьютера (сервера).
  
• 
  Мейнфрейм (mainframe)
  
• 
  Операционная система (ОС) – пакет программ, постоянно находящийся в памяти компьютера; обеспечивает работу всех прочих программ, управление устройствами компьютера и его взаимодействие с пользователем.
  
• 
  Сервер (в системе клиент/сервер) - это компьютер, имеющий ресурс, который он может разделить с другими компьютерами, или службу, которую он может выполнить от имени других компьютеров и их пользователей
  
• 
  Файл(file) – документ, хранящийся в памяти компьютера под индивидуальным именем.
  
• 
  Экстрасеть(extranet) – это несколько взаимосвязанных интра- и интерсетей.
  
• 
  Электронная почта (e-mail, electronic mail) – интернет-служба, позволяющая пользователям обмениваться информацией как текстовой, так и мультимедийной.
  

Список литературы.

1. 
   Лайден Кейдейс, Виленски Маршалл.
   

TCP/IP, 3-е издание. :Пер. с англ. : Уч. Пос. – М. : Издательский дом «Вильямс», 2001. – 432 с. : ил. – Парал. тит. англ.

2. 
   Ногл М.
   

TCP/IP. Иллюстрированный учебник – М.: ДМК Пресс, 2001. – 480 с.: ил.

3. 
   К. Закер
   

Компьютерные сети. Модернизация и поиск неисправностей: Пер. с англ. – СПб.: БХВ-Петербург, 2001. – 1008 с.: ил.

4. 
   Новейший словарь иностранных слов и выражений, - МН.: Харвест, М.: ООО «Издательство АСТ», 2001. – 976с.
   
5. 
   Журнал «Спец-Хакер. Лучшие Х-материалы за 2001 год», №1(14)2002.
   

Содержание.