ПРОТОКОЛЬНИЙ СТЕК TCP/IP

6.1. Структура мережі протоколу TCP/IP

6.2. Адресація в мережах протоколу TCP/IP

6.3. Структура протокольного стека TCP/IP

6.4. Формат ІР-пакета

Поняття протокольного стека. Протокольний стек TCP/IP, його загальна характеристика. Структура мережі TCP/IP. Адресація. Головні протоколи стека. Формат IP-пакета. Маршрутизація в мережах TCP/IP.

У попередніх розділах ми розглянули функції та призначення протоколів усіх рівнів згідно з еталонною моделлю взаємодії відкритих систем. У реальних мережах часто застосовують цілі набори протоколів, які підтримують усі рівні взаємодії.

Конкретне застосування набору протоколів називають протокольним стеком.

Найбільшого поширення сьогодні набув протокольний стек TCP/IP, який використовують у мережах ОС UNIX та Internet.

Набір протоколів TCP/IP застосовують у мережах на базі ОС UNIX, а також у популярній глобальній мережі Internet. Розробку та супровід цих протоколів виконує ІАВ (Internet ActiviBoard) з двома підкомітетами: дослідницьким (Internet Research Task Force (IRTF)) та інже-нерним (Internet Engineering Task Force (IETF)). Інженерний підкомітет також розробляє стандарти мережі TCP/IP - RFC (Request For Comments). Крім того, Internet має структуру, що відповідає за розподіл адрес - ICANN (Internet Corporation for Assigned Names and Numbers). Ця організація координує роботу регіональних організацій з аналогічними функціями - ARIN - Америка, RIPE — Європа, APNIC - Азія. Детальніше про стандартизацію Internet див. Д. 10.2.

6.1. Структура мережі протоколу TCP/IP;

Структура мережі TCP/IP - це об'єднання локальних мереж (звідси назва Internet, що дослівно означає міжмережеву мережу) (рис. 10.1). Окремі локальні мережі сполучені через маршрутизатори. Кожна мережа має унікальну адресу. Комп'ютери в локальній мережі називають гостами (host). Вони також мають унікальні адреси.

Оскільки мережа протоколу TCP/IP об'єднує кілька локальних мереж, то в англійській термінології з називають internet. (Hа відміну від всесвітньовідомої глобальної мережі Internet, яка використовує протоколи TCP/IP і є сукупністю інформаційних ресурсів). Велику корпоративну мережу, побудовану за принципами та на програмному забезпеченні internet, називають intranet, а таку ж корпоративну мережу, однак з великим ступенем взаємодії з зовнішніми мережами, - extranet.

6.2. Адресація в мережах протоколу TCP/IP

У кожній мережі на кожному рівні протоколу є свій механізм адресації. Наприклад, у мережі Ethernet на канальному рівні адресу задають унікальним шестибайтовим числовим значенням (наприклад 08-00014-57-69-69). IP-адреса (тобто адреса IP-протоколу мережевого рівня) вузла також є унікальною логічною адресою і не залежить від апаратури та конфігурації мережі, її довжина становить 4 байти. Для зручності та наочності цю адресу розділяють на чотири частини, відокремлені крапками, наприклад, 102.54.94.97. Адресою транспортного рівня є номер порту, що відповідає застосуванню, якому адресовано IP-пакет. Номер порту задають цілим числом (див. Д. 10.11). Інколи IP-адресу поєднують з номером порту. Таку адресу, наприклад 102.54.94.97:8080, називають сокетом (socket).

Кожна IP-адреса складається з двох компонентів: адреси локальної мережі та адреси госта. Межа між адресами локальної мережі та госта рухома. Адреса мережі може займати З, 6, 9 розрядів. Решта - це адреса госта в мережі.

Отже, адреси всіх гостів в одній локальній мережі відрізняються тільки в частині 'адреса госта'.

Для зручності адресації мереж різних розмірів їх розділено на класи (табл. 10.1, рис. 10.2).

Адреси з номером мережі 127 зарезервовані для тестової перевірки наявності зв'язку з собою (loopback) та перевірки функціювання міжпроцесних зв'язків. Адреси мереж з номерами 224 і більше призначені для спеціальних протоколів, їх не можна використовувати для адрес станцій. Адреси з усіма нулями часто інтерпретовані як адреси мережі та госта, на консолі якого виводяться ці адреси. Адреси ж з усіма одиницями адресують усі гости мережі одночасно.

Схемою адресації TCP/IP передбачено передавання групових та циркулярних повідомлень. Групові повідомлення (Multicast Messages) передають згідно з адресою класу D всім

гостам певної групи за допомогою протоколу IGMP (Internet Group Management Protocol) (див. Д. 10.1). Інформація про станції-члени груп є в таблицях маршрутизаторів. Циркулярні пові-домлення (Broadcast Messages) надходять до всіх станцій локальної мережі.

Для зручності користувачів кожна станція мережі, крім IP-адреси, має і своє унікальне в межах конкретної мережі символьне ім'я (DNS-ім'я), яке складається з імен комп'ютера та домену (ширшої зони, яка відповідає організації, країні або типу організації, до якої належить мережа). Наприклад, ім'я х.acme.com визначає комп'ютер з назвою х у локальній мережі фірми acme, що є комерційною організацією.

Для взаємно-однозначного відображення між числовим форматом IP-адреси та його символьним зображенням у мережі TCP/IP може діяти служба імен DNS (Domain Name System). Про DNS та інші служби імен див. Д.10.2, Д. JO.3.

Довжина IP-адреси (4 байти) та пов'язане з цим обмеження кількості мереж сьогодні не дають змоги мережі Internet зростати. Тому розроблено декілька пропозицій щодо зменшення дефіциту IP-адрес (див. Д.10.4, Д.10.5).

Для зручності визначення адреси локальної мережі за IP-адресою ввели поняття маски мережі. Маска мережі - це чотирибайтове число, за формою запису подібне до ІР-адреси. Розрядам, що описують мережу, відповідають біти ‘1’ маски, а розрядам адреси госта – ‘0’. Наприклад, для адреси 192.168.45.1 маска мережі могла б бути 255.255.255.0. Іншим застосуванням масок мереж є поділ великих мереж на менші підмережі з метою ефективнішого використання адресного простору.

Останнім часом для підвищення ефективності маніпулювання мережевими адресами у структурі мережевої IP-адреси виділяють дві частини: розширеного мережевого префікса та номера госта. Замість традиційного позначення маски підмережі просто зазначають довжину мережевого префікса, наприклад: 192.20.130.1/24, де довжина префікса - 24 біти. Це означає.

що адреса мережі займає перші 24 біти, а решта - це адреса госта. Адреси мереж рекомендують будувати так, щоб найшвидше збільшувалися