Стек протоколів TCP

В архітектурі Internet окремі мережі (ЛВС, регіональні та глобальні) поєднуються один з одним спеціальними пристроями - маршрутизаторами IP-пакетів.

Визначення.Пристрої об'єднання мереж у рамках Internet називаються IP-шлюзами, або IP-маршрутизаторами, або Router.

Фрагмент мережі Інтернет

LAN - локальна обчислювальна мережа; MAN - регіональна ІТТ; WAN - глобальна ІТТ; WS (Work Station) - робоча станція ЛОМ; FS (File Server) - файл-сервер; Host - вузлова машина (комп'ютер, який підключений до мережі як вузл); Router - IP-маршрутизатор.

Маршрут- це послідовність маршрутизаторів, які проходять пакет від відправника до пункту призначення.

В основі функціонування мережі Інтернет закладено протоколи TCP/IP.

Приклад ланцюжка протоколів TCP/IP

Дані передаються у пакетах. Пакети мають назву, що містить службову інформацію. Дані верхніх рівнів вставляються в пакети нижніх рівнів.

Передача повідомлень у мережі Internet на основі механізму інкапсуляції(encapsulation)

Фізичний та канальний рівень

Міжмережевий рівень та протокол IP (Internet Protocol)

Про знову цього рівня складає IP-протокол:

Перший стандарт IPv4 визначено RFC-760 (1980 р.).
Остання версія IPv4 - RFC-791 (1981).

Призначення протоколу IP

Протокол міжмережевої взаємодії - IP - це ненадійний, не вимагає установки з'єднання з одержувачем, механізм доставки повідомлень у вигляді окремих пакетів. "Ненадійність доставки":

Не гарантується доставка пакетів одержувачу;
По дорозі пакет може бути втрачений, продубльований, затриманий;
Пакети можуть бути доставлені з порушенням порядку прямування.

Для доставки пакетів не потрібно попереднього встановлення з'єднання (тобто шляху проходження пакетів), оскільки кожен пакет вважається незалежним від інших. Тому пакети від відправника до одержувача можуть проходити різними маршрутами.

Пакет, що передається через мережу Internet, називають IP-дейтаграммой чи IP-пакетом.

Структура пакета: заголовок та блок даних.

У заголовок IP-пакета включенонабір правил, які забезпечують доставку пакета даних одержувачу. У цих правилах обумовлюються способи обробки пакетів вузлами мережі та маршрутизаторами, а також умови, при виникненні яких повинні генеруватися повідомлення про помилку, а пакети видалятися з мережі.

Формат IP пакета

Для усунення з мережі пакетів, затриманих внаслідок будь-яких причин, у заголовку вказується"час життя" (TTL - Time To Live), тобто. час, протягом якого пакет має існувати у мережі. Значення цього часу зменшується при проходженні пакета по мережі, а після закінчення пакет знищується з повідомленням відправника. Такий захід захищає мережу від циклічних маршрутів та від перевантажень.

IP протокол реалізує операції складання та розбирання пакетів, пов'язані з використанням мереж, в яких застосовуються формати менших довжин, ніж у пакетах, що отримуються від транспортного рівня. Формат IP-пакету відповідає форматам пакетів використовуваних мереж.

Полепротокол (Protocol)ідентифікує протокол верхнього рівня (TCP, UDP). Протоколи транспортного рівня (протоколи TCP або UDP), які користуються мережевим рівнем для відправлення пакетів,вважають, що максимальний розмір поля даних IP-пакета дорівнює 65535 і тому можуть передати йому повідомлення такої довжини для транспортування через мережу. У функції протоколу IP входить розбиття надто довгого для конкретного типу складової мережі повідомлення більш короткі пакети зі створенням відповідних службових полів, необхідні наступного складання фрагментів у вихідне повідомлення.

У більшості типів локальних та глобальних мереж визначається таке поняття як максимальний розмір поля даних кадру або пакета, в які має інкапсулювати свій пакет протоколу IP (MTU). Так, наприклад, мережі Ethernet мають значення MTU, що дорівнює 1500 байт, мережі FDDI - 4096 байт, а мережі Х.25 найчастіше працюють з MTU 128 байт.

При використанні динамічної маршрутизації здійснюється постійне коригування маршрутних таблиць на основі даних, що містяться у службових повідомленнях, якими обмінюються маршрутизатори між собою. При визначенні оптимальних маршрутів використовуються два класи протоколів. Перший клас протоколів ґрунтується на підрахунку числа проміжних ретрансляцій у маршрутизаторах та не враховує реальної пропускної спроможності каналів передачі даних між маршрутизаторами. У протоколах другого типу оптимізація маршрутів здійснюється на основі вимірювання часу затримки пакетів, що забезпечує кращі умови для вирівнювання навантаження в мережі, але призводить до ускладнення реалізації.

Поле "тип сервісу" (Type of Service)

Поле"загальна довжина" (Total Length)визначає загальну довжину дейтаграми в октетах (байтах), включаючи заголовок та корисне навантаження.

Розмір дейтаграми, MTU та процес фрагментації.

MTU (maximum transfer unit) - максимальна одиниця даних у мережі. IP-пакет: Lmax = 216 - 1 = 65535 октетів (байт) Ethernet: MTU = 1500 FDDI: MTU = 4500 Xmodem: MTU = 128

Поле"ідентифікатор фрагмента" (Identifier)позначає всі фрагменти однієї дейтаграми, що необхідно для її успішного складання на приймальній стороні.

Поле"прапор" (Flag)

Поле "прапор" забезпечує можливість фрагментації дейтаграм та, при використанні фрагментації, дозволяє ідентифікувати останній фрагмент дейтаграми.

Частини, куди поділяється дейтаграмма (IP-пакет), називаються фрагментами, а процес поділу -фрагментацией.

Поле усунення фрагмента (Fragment Offset)визначає положення фрагмента щодо вихідної дейтаграми в одиницях, рівних 8 октетам.

Процес виконання фрагментації в мережі

Поле може бути відсутнім.
Параметри IP-дейтаграми поміщаються в заголовок в основному з метою тестування та налагодження.
Довжина поля змінна та залежить від типу параметрів. Для деяких параметрів довжина поля становить один октет, у якому розміщується код параметра (option code).