6. Основы функционирования Интернет
В техническом понимании TCP/IP — это не один сетевой протокол, а два протокола. лежащих на разных уровнях (это так называемый стек протоколов). Протокол TCР протокол транспортного уровня. Он управляет тем, как происходит передача информации. Протокол IP — адресный. Он принадлежит сетевому уровню и определяет, куда происходит передача. Протокол TCP. Согласно протоколу TCP, отправляемые данные «нарезаются» на небольшие пакеты, после чего каждый пакет маркируется таким образом, чтобы в нем были данные, необходимые для правильной сборки документа на компьютере получателя. Для понимания сути протокола TCP можно представить игру в шахматы по переписке, когда двое участников разыгрывают одновременно десяток партий. Каждый ход записывается на отдельной открытке с указанием номера партии и номера хода, В этом случае между двумя партнерами через один и тот же почтовый канал работает как бы десяток соединений (по одному на партию). Два компьютера, связанные между собой одним физическим соединением, могут точно так же поддерживать одновременно несколько ТСР-соединений. Так, например, два промежуточных сетевых сервера могут одновременно по одной линии связи передавать друг другу в обе стороны множество ТСР-пакетов от многочисленных клиентов. Когда мы работаем в Интернете, то по одной-единственной телефонной линии можем одновременно принимать документы из Америки, Австралии и Европы. Пакеты каждого из документов поступают порознь, с разделением во времени, и по мере поступления собираются в разные документы. Протокол IP. Теперь рассмотрим адресный протокол — IP (Internet Protocol). Его суть состоит в том, что у каждого участника Всемирной сети должен быть свой уникальный адрес (IP-адрес). Без этого нельзя говорить о точной доставке ТСР-пакетов на нужное рабочее место. Этот адрес выражается очень просто — четырьмя байтами, например: 195.38.46.11. Структуру адреса мы рассматривать не будем, но она организована так, что каждый компьютер, через который проходит какой-либо IP-пакет, может по этим четырем числам определить, кому из ближайших «соседей» надо переслать пакет, чтобы он оказался «ближе» к получателю. В результате конечного числа перебросок ТСР-пакет достигает адресата. Выше мы не случайно взяли в кавычки слово «ближе». В данном случае оценивается не географическая «близость». В расчет принимаются условия связи и пропускная способность линии. Два компьютера, находящиеся на разных континентах, но связанные высокопроизводительной линией космической связи, считаются более «близкими» друг к другу, чем два компьютера из соседних поселков, связанные простым телефонным проводом. Решением вопросов, что считать «ближе», а что «дальше», занимаются специальные средства — маршрутизаторы. Роль маршрутизатора в сети может выполнять как специализированный компьютер, так и специальная программа, работающая на узловом сервере сети. Поскольку один байт содержит до 256 различных значений, то теоретически с помощью четырех байтов можно выразить более четырех миллиардов уникальных IP—адресов (256 4 за вычетом некоторого количества адресов, используемых в качестве служебных). На практике же из-за особенностей адресации к некоторым типам локальных сетей количество возможных адресов составляет порядка двух миллиардов, но и это по современным меркам достаточно большая величина.
05.03.2016 218.62 Кб 4 КР_Философия.doc
15.09.2019 33.9 Кб 10 культура интеллектуального труда_Феденёва.docx
05.03.2016 888.83 Кб 54 Курс лекций Конст. право заруб. стран.doc
05.03.2016 419.84 Кб 21 курсовая — бизнес-план и его связь с программой маркетинга.doc
05.03.2016 208.38 Кб 27 Л_Интернет.DOC
05.03.2016 398.34 Кб 47 Л_Компьютерные сети.doc
05.03.2016 950.27 Кб 76 Л_обработка данных EXCEL.doc
09.08.2019 48.64 Кб 1 Лексикология, доп. в-т, Очеретина, Кривощапова.doc
05.03.2016 1.91 Mб 599 Лекции БЖД 2009 сТАРЦЕВ.doc
05.03.2016 33.38 Кб 23 Лекция 1 Таможенное право 2014.docx
05.03.2016 178.69 Кб 22 Лекция. Социальные и криминальные ЧС.doc
Ограничение
Для продолжения скачивания необходимо пройти капчу:
Протокол адресный протокол принадлежит сетевому уровню и определяет куда происходит передача
IP (Internet Protocol) — протокол сетевого уровня стека TCP/IP. Протокол был создан в 1981 году и описан в RFC 791. Основной задачей протокола является доставка датаграмм между хостами сетей TCP/IP через произвольное число промежуточных узлов (маршрутизаторов).
Функции, реализуемые IP:
- Основа передачи данных.
- Адресация.
- Маршрутизация.
- Фрагментация датаграмм.
Протокол IP не гарантирует надежной доставки пакета: пакеты могут прийти в неправильном порядке, пакет может быть утерян, пакет может продублироваться или оказаться поврежденным. За надежность доставки пакетов отвечают протоколы транспортного уровня.
На данный момент наиболее распространена четвертая версия протокола (IPv4), однако ведутся активные работы по внедрению более совершенного IPv6.
IPv4
IPv4 (англ. Internet Protocol version 4) — четвёртая версия интернет протокола (IP). Описан в IETF в статье RFC 791 (сентябрь 1981 года). Это один из самых используемых интернет протоколов. Был введен в использование в ARPANET в 1983 году.
Функция протокола — передавать дейтаграммы по множеству соединенных сетей.
Структура пакета
Рассмотрим формат IPv4-дейтаграмм.
Дейтаграмма состоит из заголовка и основной части (данных). Биты передаются слева направо и сверху вниз (big-endian порядок). В настоящее время ясно, что лучше было бы использовать обратный (little-endian) порядок, но во время создания протокола это не было очевидно. Так на Intel x86 требуется программное преобразование, как при передаче, так и при приеме.
Рассмотрим структуру заголовка:
- Версия: 4 бита
- Поле Версия содержит версию протокола, к которому принадлежит пакет. В случае IPv4 это 4.
- Поле IHL (англ. Internet Header Length) содержит длину заголовка (в нем указано число 32 -разрядных слов). Следовательно, оно указывает на начало данных. Минимальное значение длины равно 5 . Максимальное — 15, что соответствует заголовку длиной 60 байт. Так, максимальный размер необязательного поля равен 40 байтам.
- Изначально это поле называлось Тип службы. По спецификации оно предназначено для различения классов обслуживания. Но поскольку никто не знал, что с ним делать, оно много лет не использовалось. Теперь, когда появилось дифференцированное обслуживание, ему нашли другое применение. Первые 6 бит задают класс обслуживания (DSCP), а в последние 2 помещаются явные уведомления о перегруженности (ECN).
- Поле Полная длина содержит длину всей дейтаграммы, включая как заголовок, так и данные. Минимальная длина равна 20 байтам. Максимальное допустимое значение равно 65535 байт. Такие длинные дейтаграммы непрактичны для большинства хостов и сетей. Так, все хосты должны уметь принимать дейтаграммы до 576 байтов. Рекоммендуется отправлять дейтаграммы большего размера, только если есть уверенность, что принимающая сторона сможет их обработать.
- Идентификатор позволяет хосту-получателю определить какому пакеты принадлежат полученные им фрагменты. Все фрагменты одного пакета содержат одно и то же значение идентификатора.
- Бит 0: зарезервированное значение, должны быть равно 0.
- Бит 1 (DF): Не фрагментировать (англ. Don’t Fragment). 0 — можно фрагментировать, 1 — нельзя. Также может использоваться при определении путевого значения MTU, которое равно максимальному размеру пакета, передаваемого по пути без фрагментации. Пометив этот бит, отправитель гарантирует, что либо дейтаграмма дойдет единым блоком, либо отправитель получит сообщение об ошибке.
- Бит 2 (MF): Продолжение следует (англ. More Fragments). 0 — в последнем фрагменте, 1 — в предыдущих.
- Это поле указывает положение фрагмента в исходном пакете. Длина всех фрагментов в байтах должна быть кратна 8 (кроме последнего). Позволяет (2^13−1)×8=65528 байт смещения, что превышает максимальный размер пакета.
- Поле Время жизни (TTL, англ. Time To Live) представляет собой счетчик, ограничивающий время жизни пакета. По спецификации он отсчитывает время в секундах, таким образом допуская максимальное время жизни пакета в 255 с. На каждом маршрутизаторе значение должно уменьшаться как минимум на единицу плюс время стояния в очереди. Но на практике этот счетчик считает количество переходов черех маршрутизаторы. Когда значение равно 0, пакет отвергается, а отправителю отсылается сообщение ICMPTime Exceeded. Таким образом удается избежать вечного странствования пакетов.
- Это поле указывает, какому процес транспортного уровня передать этот пакет, например TCP, UDP, ICMP. Присвоенные номера протоколов можно найти на сайте IANA.
- Это поле хранит контрольную сумму только заголовка. Так как некоторые поля меняются (например, TTL), то оно пересчитывается на каждом транзитивном участке. Используется следующий алгоритм: складываются все 16-разрядные полуслова заголовка в дополнительном коде, преобразуя результат также в дополнительный код. Таким образом проверяемая получателем контрольная сумма заголовка (вместе с этим полем) должна быть равна нулю. Более подробно алгоритм описан в RFC 1071.
- В начале поля всегда располагается однобайтный идентификатор. Иногда за ним может располагаться также однобайтное поле длины, а затем один или несколько информационных байтов. Размер этого поля должен быть кратен 4 байтам. Поле опции имеет следующий формат:
- 1 бит — флаг копирования. Показывает, если опция скопирована во все фрагменты.
- 2 бита — класс опции. Могут быть следующие классы: 0 — control, 2 — debugging и измерение, 1 и 3 — зарезервированы на будущее.
- 5 бит — номер опции.
- Безопастность — указывет уровень секретности дейтаграммы. Но на практике все его игнорируют.
- Строгая маршрутизация от источника — задает полный путь следования дейтаграммы.
- Свободная маршрутизация от источника — задает список маршрутизаторв, которыенельзя миновать.
- Запомнить маршрут — требует от всех маршрутизаторов добавлять свой IP-адрес.
- Временной штамп — требует от всех маршрутизаторв добавлять свой IP-адрес и текущее время.
- Часть из нулей, гарантирующая, что длина заголовка заканчивается на 32 бите.
Пример
IPv4 и его расположение внутри кадра.
IPv6
IPv6 (англ. Internet Protocol version 6) — новая версия интернет протокола (IP), являющаяся результатом развития IPv4. Протокол был создан IETF в 1996 году. Описан в спецификации RFC 2460.
Основной причиной для создания новой версии протокола послужил факт скорого исчерпания пула IPv4 адресов (по разным оценкам последние выделенные IANA адреса будут заняты в период с 2016 по 2020 года).
Основные отличия IPv6 от IPv4:
- В IPv6 заголовок имеет фиксированную длину 40 октетов.
- Поле общей длины заменено полем длины области данных.
- В IPv6 предусмотрена передача пакетов, длины которых превышают 64 кбайт.
- Заголовки надстроек.
- Поле времени жизни заменено полем ограничения количества переходов.
- Многие дополнения IPv4 были оформлены как отдельные протоколы.
Структура пакета
IP-адрес
Определение: IP-адрес — уникальный сетевой адрес узла в компьютерной сети, построенной по протоколу IP. IPv4-адрес
IPv4 использует 32-битные адреса, ограничивающие адресное пространство 4 294 967 296 (2 32 ) возможными уникальными адресами. У каждого хоста и маршрутизатора в Интеренете есть IP-адрес. IP-адрес не имеет отношения к хосту. Он имеет отношение к сетевому интерфейсу, поэтому иногда хост или маршрутизатор могут иметь несколько IP-адресов.
IP-адреса имеют иерархическую организацию. Первая часть имеет переменную длину и задает сеть, а последняя указывает на хост.
Обычно IP-адреса записываются в виде 4 десятичных чисел, каждое в диапозоне от 0 до 255, разделенными точками (dot-decimal notation). Каждая часть представляет один байт адреса. Например, шестнадцатиричный адрес 80D00297 записывается как 128.208.2.151.
Определение: Префикс — непрерывный блок пространства IP-адресов, соответствующий сети, в которой сетевая часть совпадает для всех хостов. Префикс задается наименьшим IP-адресом в блоке и размером блока. Размер определяется числом битов в сетевой части, оставшиеся биты в части хоста могут варьироваться. Таким образом, размер является степенью двойки. Он записывается после префикса IP-адреса в виде слэша и длины сетевой части в битах. В предыдущем примере префикс содержит 2 8 адресов и поэтому для сетевой части отводится 24 бита. Записывается так: 128.208.2.0/24.
Сетевые адреса, адреса интерфейсов и широковещательные адреса
IP адрес может означать одно из трех:
- Адрес IP сети (группа IP устройств, имеющих доступ к общей среде передаче — например, все устройства в сегменте Ethernet). Сетевой адрес всегда имеет биты интерфейса (хоста) адресного пространства установленными в 0 (если сеть не разбита на подсети);
- Широковещательный адрес IP сети (адрес для ‘разговора’ со всеми устройствами в IP сети). Широковещательные адреса для сети всегда имеют интерфейсные (хостовые) биты адресного пространства установленными в 1 (если сеть не разбита на подсети).
- Адрес интерфейса (например Ethernet-адаптер или PPP интерфейс хоста, маршрутизатора, сервера печать итд). Эти адреса могут иметь любые значения хостовых битов, исключая все нули или все единицы — чтобы не путать с адресами сетей и широковещательными адресами.
IPv6-адрес
Адрес в IPv6 представляется как восемь групп из четырех шестнадцатеричных чисел, разделенных двоеточиями. При записи адреса используются следующие правила:
- Если одна и более групп, идущих подряд, равны 0000, то они опускаются и заменяются на двойное двоеточие.
- Незначащие старшие нули в группах опускаются.
- Для записи встроенного или отображенного IPv4 адреса последние две группы цифр заменяются на IPv4 адрес.
- При использовании IPv6 адреса в URL он помещается в квадратные скобки.
- Порт в URL пишется после закрывающей квадратной скобки.
Типы IPv6 адресов
- Одноадресный (Unicast) — для отправки пакет на конкретный адрес устройства.
- Global unicast — глобальные адреса. Могут находиться в любом не занятом диапазоне.
- Link loсal — локальный адрес канала. Позволяет обменивать данными по одному и тому же каналу (подсети). Пакеты с локальным адресом канала не могут быть отправлены за пределы этого канала.
- Unique local — уникальный локальные адреса. Используются для локальной адресации в пределах узла или между ограниченным количеством узлов.
- Assigned — назначенные адреса. Зарезервированные для определённых групп устройств Multicast адреса.
- Solicited — запрошенные адреса. Остальные адреса, которые устройства могут использовать для прикладных задач.
Фрагментация
Большинство каналов передачи данных устанавливают максимальную длину пакета (MTU). В случае, когда длина пакета превышает это значение, происходит фрагментация.
Определение: IP-фрагментация — разбиение пакета на множество частей, которые могут быть повторно собраны позже. Маршрутизация
Протокол IP требует, чтобы в маршрутизации участвовали все узлы (компьютеры). Длина маршрута, по которому будет передан пакет, может меняться в зависимости от того, какие узлы будут участвовать в доставке пакета. Каждый узел принимает решение о том, куда ему отправлять пакет на основании таблицы маршрутизации (routing tables).
Определение: Подсеть — логическое разбиение сети IP. Маска подсети
Длина префикса не выводится из IP-адреса, поэтому протоколу маршрутизации вынуждены передавать префиксы на маршрутизаторы. Иногда префиксы задаются с помощью указания длины.
Определение: Маска подсети — двоичная маска, соответствующая длине префикса, в которой единицы указывают на сетевую часть. То есть маска подсети определяет как будут локально интерпретироваться IP адреса в сегменте IP сети, что для нас весьма важно, поскольку определяет процесс разбивки на подсети.
Стандартная маска подсети — все сетевые биты в адресе установлены в ‘1’ и все хостовые биты установлены в ‘0’. Выполненение операции И между маской и IP-адресом позволяет выделить сетевую часть.
О маске подсети нужно помнить три вещи:
- Маска подсети предназначена только для локальной интерпретации локальных IP адресов (где локальный значит — в том же сетевом сегменте);
- Маска подсети — не IP адрес — она используется для локальной модификации интерпретации IP адреса.
Бесклассовая междоменная маршрутизация
Изначально использовалась классовая адресация (INET), но со второй половины 90-х годов XX века она была вытеснена бесклассовой адресацией (CIDR), при которой количество адресов в сети определяется маской подсети.
Таблицы маршрутизации со временем сильно растут, и с этим нужно что-то делать. Маршрутизатор может узнавать о расположении IP-адресов по префиксам различной длины. Но вместо того чтобы разделять сеть на подсети, мы объединим несколько коротких префиксов в один длинный. Этот процесс называется агрегацией маршрута (route aggregation). Длинный префикс, полученный в результате, иногда называют суперсетью (supernet), в противоположность подсетям с разделением блоков адресов.
При агрегации IP-адреса содержатся в префиксах различной длины. Один и тот же IP-адрес может рассматриваться одним маршрутизатором как часть блока /22 (содержащего 2 10 адресов), а другим — как часть более крупного блока /20 (содержащего 2 12 адресов). Это зависит от того, какой информацией обладает маршрутизатор. Такой метод называется CIDR (Classless InterDomain Routing — бесклассовая междоменная маршрутизация).
Также префиксы могут пересекаться. Согласно правилу, пакеты передаются в направлении самого специализированного блока, или самого длинного совпадающего префикса (longest matching prefix), в котором находится меньше всего IP-адресов.
По сути CIDR работает так:
- Когда прибывает пакет, необходимо определить, относится ли данный адрес к данному префиксу; для этого просматривается таблица маршрутизации. Может оказаться, что по значению подойдет несколько записей. В этом случае используется самый длинный префикс. То есть если найдено совпадение для маски /20 и /24, то для выбора исходящей линии будет использоваться запись, соответствующая /24.
- Однако этот процесс был бы трудоемким, если бы таблица маршрутизации просматривалась запись за записью. Вместо этого был разработан сложный алгоритм для ускорения процесса поиска адреса в таблице (Ruiz-Sanchez и др., 2001).
- В маршрутизаторах, предполагающих коммерческое использование, применяются специальные чипы VLSI, в которые данные алгоритмы встроены аппаратно.
Классы IP-сетей
Раньше использовали классовую адресацию.
Сколько бит используется сетевым ID и сколько бит доступно для идентификации хостов (интерфейсов) в этой сети, определяется сетевыми классами.
Всего 5 классов IP-адресов: A, B, C, D, E.
Их структура и диапазоны указаны на рисунке.
Существует также специальные адреса, которые зарезервированы для ‘несвязанных’ сетей — это сети, которые используют IP, но не подключены к Internet. Вот эти адреса:
- Одна сеть класса A: 10.0.0.0
- 16 сетей класса B: 172.16.0.0 — 172.31.0.0
- 256 сетей класса С: 192.168.0.0 — 192.168.255.0
Стандартные маски подсети для трех классов сетей:
- A класс — маска подсети: 255.0.0.0
- B класс — маска подсети: 255.255.0.0
- C класс — маска подсети: 255.255.255.0
Полезные ссылки
- Information Sciences Institute, University of Southern California (September 1981). «RFC 791». Internet Engineering Task Force. Retrieved July 12, 2016.
- IP Sub-networking Mini-Howto
- Таненбаум Э, Уэзеролл Д. Компьютерные сети. — Питер, 2012. — 960 с
- Wiki
- IP-адресация
- Data Communication Lectures of Manfred Lindner – Part IP Technology Fundamentals
- Data Communication Lectures of Manfred Lindner – Part IP Routing Fundamentals
Что такое модель OSI?
Модель OSI представляет собой концептуальную платформу, которая разделяет функции сетевой связи на семь уровней. Отправка данных по сети сложна, поскольку различные аппаратные и программные технологии должны работать согласованно, независимо от географических и политических границ. Модель обработки данных OSI выполняет функцию универсального языка для компьютерных сетей, поэтому различные технологии могут взаимодействовать посредством стандартных протоколов или правил связи. Для практического применения в сети каждая технология на определенном уровне должна обеспечивать конкретные возможности и выполнять конкретные функции. Технологии более высоких уровней используют абстракции, поскольку они могут задействовать низкоуровневые технологии без ущерба для сведений базовой реализации.
Почему модель OSI важна?
Уровни модели взаимодействия открытых систем (Open Systems Interconnection, OSI) объединяют все типы сетевых коммуникаций между программными и аппаратными компонентами. Модель предназначена для обеспечения взаимодействия двух автономных систем посредством стандартизированных интерфейсов или протоколов в зависимости от текущего уровня работы.
Преимущества модели OSI описаны ниже.
Общее описание сложных систем
Инженеры могут использовать модель OSI для организации и моделирования сложных сетевых системных архитектур. Они могут разделять рабочий уровень каждого компонента системы в соответствии с его основной функцией. Способность декомпозировать систему на более мелкие управляемые части посредством абстракции значительно облегчает формирование целостного представления.
Ускорение научно-исследовательских работ
Благодаря эталонной модели OSI инженеры лучше понимают задачу. Иными словами, они могут определить технологические уровни, для которых разрабатывают новые сетевые системы, которые должны взаимодействовать друг с другом. Инженеры могут разрабатывать сетевые системы и использовать ряд повторяемых процессов и протоколов.
Гибкая стандартизация
Модель OSI определяет не протоколы, используемые между уровнями, а задачи, выполняемые протоколами. Поскольку модель стандартизирует разработку сетевых коммуникаций, пользователи быстро понимают, создают и декомпозируют очень сложные системы без предварительного их изучения. Кроме того, модель обеспечивает абстракцию сведений, поэтому инженерам не требуется понимание каждого ее аспекта. В современных приложениях нижние уровни сетей и протоколов подвергаются абстракции с целью упрощения проектирования и разработки систем. Приведенное изображение демонстрирует использование модели OSI при разработке современных приложений.
Каковы семь уровней модели OSI?
Модель взаимодействия открытых систем (OSI) была разработана Международной организацией по стандартизации и другими организациями в конце 1970-х годов. Изначально модель была обнародована в 1984 году как стандарт ISO 7498. Сегодня она известна под кодовым названием ISO/IEC 7498-1:1994. Ниже описаны семь уровней модели.
Физический уровень
Физический уровень относится к физической среде связи и технологиям для передачи данных через эту среду. По своей сути, обмен данными – это передача цифровых и электронных сигналов по различным физическим каналам, таким как волоконно-оптические и медные кабели, а также воздух. Физический уровень включает стандарты для технологий и метрик, тесно связанных с такими каналами, как Bluetooth, NFC и скорости передачи данных.
Канальный уровень
Канальный уровень относится к технологиям, используемым для соединения двух устройств по сети, в которой уже имеется физический уровень. Он управляет кадрами данных, которые представляют собой цифровые сигналы, инкапсулированные в пакеты данных. Управление потоком и ошибками данных часто является ключевым заданием канального уровня. Ethernet является примером стандарта на этом уровне. Канальный уровень часто делится на два подуровня: уровень управления доступом к среде (Media Access Control, MAC) и уровень управления логическим каналом (Logical Link Control, LLC).
Сетевой уровень
Сетевой уровень отвечает за маршрутизацию, пересылку и адресацию в распределенной сети или нескольких подключенных сетях узлов или устройств. Сетевой уровень также может управлять потоком данных. В Интернете интернет-протоколы v4 (IPv4) и IPv6 используются в качестве основных протоколов сетевого уровня.
Транспортный уровень
Транспортный уровень в основном занимается обеспечением того, чтобы пакеты данных поступали в место назначения в нужной последовательности и без потерь или ошибок либо могли быть легко восстановлены при необходимости. Главными задачами транспортного уровня являются управление потоком и контроль ошибок. На этом уровне обычно используются такие протоколы, как протокол управления передачей данных (Transmission Control Protocol, TCP) на основе соединения практически без потерь и протокол пользовательских дейтаграмм (User Datagram Protocol, UDP) без установления соединения и с потерями. TCP обычно используется там, где важно сохранить целостность данных (например, при получении общего доступа к файлам), в то время как UDP может пригодиться, когда не требуется сохранение всех пакетов (например, для потоковой передачи видео).
Сеансовый уровень
Сеансовый уровень отвечает за сетевую координацию между двумя отдельными приложениями в сеансе. Сеанс управляет началом и окончанием индивидуальных подключений приложений и конфликтами синхронизации. Сетевая файловая система (Network File System, NFS) и блок серверных сообщений (Server Message Block, SMB) – протоколы, которые чаще всего используются на сеансовом уровне.
Уровень представления
Уровень представления в первую очередь занимается синтаксисом самих данных, которые приложения могут отправлять и использовать. Например, язык гипертекстовой разметки (Hypertext Markup Language, HTML), нотация объектов JavaScript (JavaScipt Object Notation, JSON) и значения, разделенные запятыми (Comma Separated Values, CSV), являются языками моделирования для описания структуры данных на уровне представления.
Прикладной уровень
Прикладной уровень отвечает за определение конкретного типа самого приложения и его стандартизированных методов связи. Например, браузеры могут передавать информацию с помощью протокола защищенной передачи гипертекста (HyperText Transfer Protocol Secure, HTTPS), а HTTP и почтовые клиенты – по протоколам POP3 (Post Office Protocol Version 3 – протокол почтового отделения версии 3) и SMTP (Simple Mail Transfer Protocol – простой протокол передачи почты).
Не все системы, использующие модель OSI, реализуют каждый ее уровень.
Как происходит коммуникация в модели OSI?
Уровни модели взаимодействия открытых систем (OSI) разработаны таким образом, чтобы приложение могло взаимодействовать по сети с другим приложением на другом устройстве, независимо от сложности приложения и базовых систем. Для этого используются различные стандарты и протоколы для взаимодействия с уровнем выше или ниже. Каждый из уровней независим и знает только интерфейсы для взаимодействия с уровнем выше и ниже.
Объединив все эти уровни и протоколы, можно передавать сложные данные из одного высокоуровневого приложения в другое. Ниже подробно описано этот процесс.
- Прикладной уровень отправителя передает данные на следующий нижний уровень.
- Прежде чем передать данные дальше, каждый уровень добавляет к ним собственные заголовки и адресацию.
- По мере прохождения данных через сети информация опускается по уровням до тех пор, пока в конечном итоге не будет передана через физический носитель.
- На другом конце носителя каждый уровень обрабатывает данные в соответствии с соответствующими заголовками на этом уровне.
- На стороне приемника данные поднимаются по уровню и постепенно распаковываются до тех пор, пока их не получит приложение на другом конце.
Какие есть альтернативы модели OSI?
Ранее использовались такие сетевые модели, как протокол последовательного или межсетевого обмена пакетами (Sequenced Packet Exchange / Internet Packet Exchange, SPX/IPX) и сетевая базовая система ввода-вывода (Network Basic Input Output System, NetBIOS). Сегодня основной альтернативой модели взаимосвязи открытых систем (Open Systems Interconnection, OSI) является модель TCP/IP.
Модель TCP/IP
Модель TCP/IP состоит из пяти различных уровней:
- физический;
- канальный;
- сетевой;
- транспортный;
- прикладной.
Хотя кажется, что такие уровни, как физический, сетевой и прикладной, напрямую сопоставляются с моделью OSI, это не совсем так. Модель TCP/IP, напротив, максимально точно отображает структуру и протоколы Интернета.
Модель OSI по-прежнему является популярной сетевой моделью для комплексного описания принципов работы сетей в образовательных целях. Однако модель TCP/IP чаще применяется на практике.
Примечание о проприетарных протоколах и моделях
Стоит отметить, что не все интернет-системы и приложения следуют модели TCP/IP или OSI. Точно так же не все автономные сетевые системы и приложения используют OSI или любую другую модель.
Модели OSI и TCP/IP являются открытыми стандартами. Они разработаны таким образом, чтобы любой мог использовать их или дорабатывать для удовлетворения конкретных потребностей.
Организации также разрабатывают проприетарные внутренние стандарты, в том числе протоколы и модели с закрытым исходным кодом, чтобы использовать их в собственных системах. Иногда они могут делать их общедоступными спустя некоторое время для обеспечения совместимости и дальнейшего развития сообщества. В качестве примера можно привести s2n-tls, протокол TLS, который изначально был в частной собственности Amazon Web Services (AWS), а теперь имеет открытый исходный код.
Как AWS может удовлетворить ваши требования к компьютерным сетям?
Благодаря AWS организации могут легко разрабатывать, развертывать и масштабировать сетевые системы и приложения.
AWS предоставляет надежный набор решений для управления сетями и доставки контента, которые интегрируются с внутренними приложениями и сервисами, а также дополняют их на всех уровнях сетевых операций. Ниже приведены некоторые примеры.
- AWS App Mesh обеспечивает надежное управление сетями на уровне приложений благодаря встроенным функциям мониторинга и контроля взаимодействия между всеми используемыми сервисами.
- Amazon CloudFront – это сервис сети доставки контента (CDN), созданный для высокой производительности, безопасности и удобства разработчиков.
- AWS Direct Connect позволяет организациям напрямую подключаться к ресурсам AWS без интернет-соединения.
- Эластичная балансировка нагрузки (ELB) распределяет входящий сетевой трафик между целевыми объектами AWS для улучшения масштабируемости приложений.
Начните работу с сетевыми системами и приложениями на AWS, создав аккаунт уже сегодня.
Теоретические основы Интернета.
В основу работы сети интернет положены два протокола, лежащих на разных уровнях (это так называемый стек протоколов). Протокол TCP (Transmission Control Protocol) — протокол транспортного уровня. Он управляет тем, как происходит передача информации. Протокол IP (Internet Protocol) — адресный. Он принадлежит сетевому уровню и определяет, куда происходит передача [1, 9].
Согласно протоколу TCP, отправляемые данные «нарезаются» на небольшие пакеты, после чего каждый пакет маркируется таким образом, чтобы в нем были данные, необходимые для правильной сборки документа на компьютере получателя.
Суть адресного протокола — IP состоит в том, что у каждого участника Всемирной сети должен быть свой уникальный адрес (IP-адрес). Без этого нельзя говорить о точной доставке TСР-пакетов на нужное рабочее место. Этот адрес выражается очень просто — четырьмя байтами, например: 195.38.46.11. При этом структуру IP-адреса организована так, что каждый компьютер, через который проходит какой-либо TСР-пакет, может по этим четырем числам определить, кому из ближайших «соседей» надо переслать пакет, чтобы он оказался «ближе» к получателю. В результате конечного числа перебросок TСР-пакет достигает адресата. Следует иметь в виду, что в данном случае оценивается не географическая «близость». В расчет принимаются условия связи и пропускная способность линии. Решением вопросов, что считать «ближе», а что «дальше», занимаются специальные средства — маршрутизаторы. Роль маршрутизатора в сети может выполнять как специализированный компьютер, так и специальная программа, работающая на узловом сервере сети.
Поскольку один байт содержит до 256 различных значений, то теоретически с помощью четырех байтов можно выразить более четырех миллиардов уникальных IР-адресов (2564 за вычетом некоторого количества адресов, используемых в качестве служебных). На практике же из-за особенностей адресации к некоторым типам локальных сетей количество возможных адресов составляет порядка двух миллиардов, но и это по современным меркам достаточно большая величина.
Друзья! Приглашаем вас к обсуждению. Если у вас есть своё мнение, напишите нам в комментарии.