Протокол ТСР/IР

TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol - протокол управления передачей/протокол Internet) - название сетевого протокола, используемого в Internet, впрочем, как и в большинстве операционных систем UNIX. TCP представляет собой протокол транспортного уровня, IP определяет протокол сетевого уровня, который отвечает за передачу блоков данных. TCP/IP - это обширный набор протоколов Internet и транспортных протоколов, который включает в себя File Transfer Protocol (FTP), Terminal Emulation (TELNET) и Simple Transfer Protocol (SMTP). TCP/IP был разработан U.S. Department of Defense в 1970 году как платформа и средство взаимодействия различных типов аппаратного обеспечения (позже все это получило название Internet).
Ниже перечислены основные преимущества TCP/IP.

· Независимость от типа компьютеров. TCP/IP не разрабатывался для одного типа аппаратного обеспечения или программной среды. Он может использоваться в сетях любых типов.

· Абсолютная адресация. TCP/IP обеспечивает уникальную идентификацию для каждого компьютера, входящего в сеть.

· Открытые стандарты. Требования TCP/IP доступны как пользователям, так и разработчикам, и предложения по изменению стандарта могут быть внесены кем угодно.

· Протоколы приложений. Протоколы TCP/IP позволяют взаимодействовать несовместимым системам. Так, например, высокоуровневые протоколы FTP и TELNET становятся " вездесущими" на любой платформе.

В течение многих лет этот протокол использовался только в сетях UNIX, однако быстрый рост Internet обеспечил его применение практически во всех видах локальных компьютерных сетей. Многие сетевые администраторы заметили, что могут использовать TCP/IP для своих сетевых операционных систем и это значительно уменьшает количество проблем, связанных с потоками данных. Теперь в одной сети можно использовать несколько протоколов.

Модель протокола TCP/IP

Эта модель разделяет весь протокол на четыре концептуальных уровня. Каждому уровню соответствует один из наиболее важных протоколов семейства TCP/IP.

Уровень сетевого интерфейса

В этой модели самым нижним является уровень сетевого интерфейса, содержащий протоколы, обеспечивающие взаимодействие TCP/IP с физической сетью. Стандарты TCP/IP не содержат спецификаций конкретных протоколов сетевых интерфейсов.

Уровень Internet

Это первый уровень, который формально определяется стандартами Internet. Основной задачей, решаемой протоколами уровня Internet, является адресация сообщений, преобразование логических адресов и имен в физические, управление подсетями, определение маршрутов от источника сообщения к узлу назначения. Основным протоколом на уровне Internet является IP, хотя существует и несколько других протоколов, дополняющих выполняемые IP функции.
Ниже перечислены протоколы, используемые на уровне Internet.

• Internet Protocol (IP) - протокол Internet. Отвечает за доставку пакетов сообщений через сеть и обеспечивает адресацию узлов и маршрутизацию датаграмм между узлами.
• Internet Control Message Protocol (ICMP) - протокол управляющих сообщений Internet. Осуществляет доставку разнообразных сообщений, включая сообщения об ошибках, связанные с доставкой пакетов.
• Internet Group Management Protocol (IGMP) - протокол управления группами. Обеспечивает поддержку некоторой группой узлов циркулярных передач маршрутизаторов.
• Address Resolution Protocol (ARP) - протокол разрешения адресов. Позволяет протоколу IP преобразовывать (разрешать) логические адреса узлов в соответствующие физические адреса.

IPv4

В современной сети Интернет используется IP четвёртой версии, также известный как IPv4. В протоколе IP этой версии каждому узлу сети ставится в соответствие IP-адрес длиной 4 октета (4 байта). При этом компьютеры в подсетях объединяются общими начальными битами адреса. Количество этих бит, общее для данной подсети, называется маской подсети (ранее использовалось деление пространства адресов по классам — A, B, C; класс сети определялся диапазоном значений старшего октета и определял число адресуемых узлов в данной сети, сейчас используется бесклассовая адресация).
IPv4 использует 32-битные (четырёхбайтные) адреса, ограничивающие адресное пространство 4 294 967 296 (2³²) возможными уникальными адресами. С учетом служебных адресов и «серых» сетей еще меньше.

Некоторые адреса IPv4 зарезервированы для специальных целей и не должны быть глобально маршрутизируемыми.

Подсеть 224.0.0.0/4 зарезервирована для многоадресной рассылки.

Уже в 80-х годах стало очевидно, что распределение адресного пространства происходит значительно более быстрыми темпами, чем было заложено в архитектуру IPv4. Это привело сначала к появлению классовой адресации, позднее бесклассовой адресации, и в конечном итоге к разработке нового протокола IPv6.

В феврале 2011 года IANA выделила 5 последних блоков адресов RIRам. По прогнозам у региональных регистраторов блоки начнут заканчиваться во второй половине 2011 года.^[

IPv6

В настоящее время вводится в эксплуатацию шестая версия протокола — IPv6, которая позволяет адресовать значительно большее количество узлов, чем IPv4. Эта версия отличается повышенной разрядностью адреса, встроенной возможностью шифрования и некоторыми другими особенностями. Переход с IPv4 на IPv6 связан с трудоёмкой работой операторов связи и производителей программного обеспечения и не может быть выполнен одномоментно. На середину 2010 года в Интернете присутствовало более 3000 сетей, работающих по протоколу IPv6. Для сравнения, на то же время в адресном пространстве IPv4 присутствовало более 320 тысяч сетей, но в IPv6 сети гораздо более крупные, нежели в IPv4.

Протокол IPv6 использует 128 – разрядный адрес вместо 32- разрядного в IPv4. Адреса IPv6 отображаются как восемь групп по четыре шестнадцатеричные цифры, разделённые двоеточием. Например, 2001: 0db8: 11a3: 09d7: 1f34: 8a2e: 07a0: 765d

Транспортный уровень

Отвечает за непосредственное взаимодействие узлов. Два протокола транспортного уровня обеспечивают поддержку двух методов доставки данных.

• Transmission Control Protocol (TCP). Гарантирует доставку данных с использованием коммуникаций, ориентированных на соединения. Как правило, гарантированная доставка необходима при передаче большого количества данных или при ведении между узлами расширенного диалога. TCP обеспечивает сегментацию сообщений с выявлением и устранением ошибок, освобождая приложения от выполнения этих действий.
• User Datagram Protocol (UDP). Обеспечивает эффективную доставку отдельных пакетов, однако успешное выполнение доставки не гарантируется. Использующие UDP приложения должны самостоятельно выполнять контроль ошибок и их исправление.

Уровень приложения

В коммуникационной модели TCP/IP верхний уровень занимает интерфейс приложений. На этом уровне функционирует множество приложений и протоколов TCP/IP, включая FTP (File Transfer Protocol), Telnet, DNS (Domain Name Service) и SNMP (Simple Network Management Protocol).
Уровень приложения включает программные интерфейсы API (Application Programming Interface), которые позволяют несетевым приложениям взаимодействовать через сеть. Семейство протоколов Microsoft TCP/IP включает два наиболее часто используемых сетевых API.

• Windows Sockets. Стандартный API, обеспечивающий приложениям Microsoft Windows интерфейс для доступа к протоколам TCP/IP и IPX.
• NetBIOS. Стандартный API, предназначенный для поддержки приложений, использующих службы именования, и сообщений NetBIOS. Службы NetBIOS долгое время применялись для работы в сетях Microsoft, использовавших протоколы NetBEUI, NWLink (IPX) и TCP/IP.