Protokół TCP/IP

Protokół TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) jest najpopularniejszym protokołem i podstawą działania Internetu. Model TCP/IP został stworzony w latach 70. XX wieku w DARPA, aby pomóc w tworzeniu odpornych na atak sieci komputerowych. Podstawowym założeniem modelu TCP/IP jest podział całego zagadnienia komunikacji sieciowej na szereg współpracujących ze sobą warstw (ang. layers). Każda z nich może być tworzona przez programistów zupełnie niezależnie, jeżeli narzucimy pewne protokoły według których wymieniają się one informacjami. Założenia modelu TCP/IP są pod względem organizacji warstw zbliżone do modelu OSI. Jednak liczba warstw jest mniejsza i bardziej odzwierciedla prawdziwą strukturę Internetu.

Protokół TCP Transmission Control Protocol - połączeniowy, niezawodny, strumieniowy protokół komunikacyjny wykorzystywany do przesyłania danych pomiędzy procesami uruchomionymi na różnych maszynach. Protokół TCP operuje w warstwie transportowej modelu OSI.

Charakterystyka protokołu TCP TCP jest protokołem działającym w trybie klient-serwer. Serwer oczekuje na nawiązanie połączenia na określonym porcie. Klient inicjuje połączenie do serwera. W przeciwieństwie do UDP, TCP gwarantuje wyższym warstwom komunikacyjnym dostarczenie wszystkich pakietów w całości, z zachowaniem kolejności i bez duplikatów. Zapewnia to wiarygodne połączenie kosztem większego narzutu w postaci nagłówka i większej liczby przesyłanych pakietów. Chociaż protokół definiuje pakiet TCP, to z punktu widzenia wyższej warstwy oprogramowania, dane płynące połączeniem TCP należy traktować jako ciąg oktetów.

Model Tcp/ip Model TCP/IP składa się z czterech warstw. 4. Aplikacji 3. Transportowa 2. Internetu 1. Dostępu do sieci

Warstwa dostępu do sieci w Modelu TCP/IP Warstwa dostępu do sieci lub warstwa fizyczna (ang. network access layer) jest najniższą warstwą i to ona zajmuje się przekazywaniem danych przez fizyczne połączenia między urządzeniami sieciowymi. Najczęściej są to karty sieciowe lub modemy. Dodatkowo warstwa ta jest czasami wyposażona w protokoły do dynamicznego określania adresów IP.

Warstwa Internetu w modelu tcp/ip Warstwa Internetu lub warstwa protokołu internetowego (ang. internet protocol layer) to sedno działania Internetu. W tej warstwie przetwarzane są datagramy posiadające adresy IP. Ustalana jest odpowiednia droga do docelowego komputera w sieci. Niektóre urządzenia sieciowe posiadają tę warstwę jako najwyższą. Są to routery, które zajmują się kierowaniem ruchu w Internecie, bo znają topologię sieci. Proces odnajdywania przez routery właściwej drogi określa się jako trasowanie.

Warstwa Transportowa w Modelu TCP/IP Warstwa transportowa (ang. host-to-host layer) gwarantuje pewność przesyłania danych oraz kieruje właściwe informacje do odpowiednich aplikacji. Opiera się to na wykorzystaniu portów określonych dla każdego połączenia. W jednym komputerze może istnieć wiele aplikacji wymieniających dane z tym samym komputerem w sieci i nie nastąpi wymieszanie się przesyłanych przez nie danych. To właśnie ta warstwa nawiązuje i zrywa połączenia między komputerami oraz zapewnia pewność transmisji.

Warstwa aplikacji w modelu tcp/ip Warstwa procesowa czy warstwa aplikacji (ang. process layer) to najwyższy poziom, w którym pracują użyteczne dla człowieka aplikacje takie jak np. serwer WWW czy przeglądarka internetowa. Obejmuje ona zestaw gotowych protokołów, które aplikacje wykorzystują do przesyłania różnego typu informacji w sieci. Wykorzystywane protokoły to m.in.: HTTP Telnet FTP TFTP SNMP DNS SMTP X Window.

Protokół IP Protokół komunikacyjny warstwy sieciowej modelu OSI. Protokół internetowy to zbiór ścisłych reguł i kroków postępowania, które są automatycznie wykonywane przez urządzenia w celu nawiązania łączności i wymiany danych. Używany powszechnie w Internecie i sieciach lokalnych.

Charakterystyka protokołu IP Dane w sieciach IP są wysyłane w formie bloków określanych mianem pakietów. W przypadku protokołu IP, przed rozpoczęciem transmisji nie jest zestawiana wirtualna sesja komunikacyjna pomiędzy dwoma hostami, które nie komunikowały się ze sobą wcześniej. Protokół IP jest protokołem zawodnym – nie gwarantuje, że pakiety dotrą do adresata, nie zostaną pofragmentowane, czy też zdublowane, a ponadto mogą dotrzeć do odbiorcy w innej kolejności niż zostały nadane.

Klasy Adresów ip Klasa A Do identyfikacji sieci wykorzystany jest wyłącznie pierwszy oktet, klasa ta została przeznaczona dla wyjątkowo dużych sieci. Klasa B Pierwsze dwa oktety opisują adres sieci tej klasy, klasa ta została przeznaczona dla potrzeb sieci średnich i dużych.

Klasa C Trzy pierwsze bajty opisują adres sieci, przestrzeń adresowa została przeznaczona dla małych sieci. Klasa D Ta przestrzeń adresowa została utworzona w celu umożliwienia rozsyłania grupowego przy użyciu adresów IP, dzięki temu pojedynczy komputer może przesyłać jeden strumień danych równocześnie do wielu odbiorców. Klasa E Adresy tej klasy zostały zarezerwowane przez Internet Engineering Task Force (IETF) do potrzeb badawczych i nie są dostępne do publicznego użytku.

Model Iso Osi Standard zdefiniowany przez ISO oraz ITU-T opisujący strukturę komunikacji sieciowej. Model ISO OSI RM jest traktowany jako model odniesienia (wzorzec) dla większości rodzin protokołów komunikacyjnych. Model ten dzieli się na 7 warstw: 7. Aplikacji 6. Prezentacji 5. Sesji 4. Transportowa 3. Sieciowa 2. Łącza danych 1. Fizyczna

Warstwa Fizyczna w modelu OSI Jest fundamentem na którym zbudowany jest model referencyjny OSI, Określa ona wszystkie składniki sieci niezbędne do obsługi elektrycznego, optycznego, radiowego wysyłania i odbierania sygnałów. Warstwa fizyczna przesyła i odbiera sygnały zaadresowane dla wszystkich protokołów jej stosu oraz aplikacji, które je wykorzystują.

Warstwa łącza danych w modelu OSI Ma ona nadzorować jakość przekazywanych informacji. Nadzór ten dotyczy wyłącznie warstwy niższej. Warstwa łącza danych ma możliwość zmiany parametrów pracy warstwy fizycznej, tak aby obniżyć liczbę pojawiających się podczas przekazu błędów. Zajmuje się pakowaniem danych w ramki i wysyłaniem do warstwy fizycznej. Rozpoznaje błędy związane z nie dotarciem pakietu oraz uszkodzeniem ramek i zajmuje się ich naprawą. Urządzenia działające w tej warstwie to: most, przełącznik.

Warstwa Sieciowa w modelu OSI Warstwa sieciowa jako jedyna dysponuje wiedzą dotyczącą fizycznej topologii sieci. Rozpoznaje, jakie drogi łączą poszczególne komputery (trasowanie) i decyduje, ile informacji należy przesłać jednym z połączeń, a ile innym. Jeżeli danych do przesłania jest zbyt wiele, to warstwa sieciowa po prostu je ignoruje. Nie musi zapewniać pewności transmisji, więc w razie błędu pomija niepoprawne pakiety danych. Protokoły warstwy sieci to: IPv4,  IPv6,  ICMP, NOVELL IPX, APPLE TALK,  CLNS/DECN.

Warstwa transportowa w modelu OSI Warstwa ta zapewnia całościowe połączenie między stacjami: źródłową oraz docelową, które obejmuje całą drogę transmisji. Następuje tutaj podział danych na części, które są kolejno indeksowane i wysyłane do docelowej stacji. Na poziomie tej warstwy do transmisji danych wykorzystuje się dwa protokoły TCP (ang. Transmission Control Protocol) oraz UDP (ang. User Datagram Protocol). W przypadku gdy do transmisji danych wykorzystany jest protokół TCP stacja docelowa po odebraniu segmentu wysyła potwierdzenie odbioru. Protokół UDP z racji konieczności transmisji mniejszej ilości danych zazwyczaj jest szybszy od protokołu TCP, jednakże nie gwarantuje dostarczenia pakietu.

Warstwa Sesji w modelu OSI Warstwa sesji otrzymuje od różnych aplikacji dane, które muszą zostać odpowiednio zsynchronizowane. Synchronizacja występuje między warstwami sesji systemu nadawcy i odbiorcy. Warstwa sesji „wie”, która aplikacja łączy się z którą, dzięki czemu może zapewnić właściwy kierunek przepływu danych – nadzoruje połączenie. Wznawia je po przerwaniu.

Warstwa prezentacji w modelu OSI Podczas ruchu w dół zadaniem warstwy prezentacji jest przetworzenie danych od aplikacji do postaci kanonicznej zgodnej ze specyfikacją OSI-RM, dzięki czemu niższe warstwy zawsze otrzymują dane w tym samym formacie. Kiedy informacje płyną w górę, warstwa prezentacji tłumaczy format otrzymywanych danych na zgodny z wewnętrzną reprezentacją systemu docelowego. Wynika to ze zróżnicowania systemów komputerowych, które mogą w różny sposób interpretować te same dane. Dla przykładu bity w bajcie danych w niektórych procesorach są interpretowane w odwrotnej kolejności niż w innych. Warstwa ta odpowiada za kodowanie i konwersję danych oraz za kompresję / dekompresję; szyfrowanie / deszyfrowanie.

Warstwa aplikacji w modelu OSI Warstwa aplikacji jest warstwą najwyższą, zajmuje się specyfikacją interfejsu, który wykorzystują aplikacje do przesyłania danych do sieci (poprzez kolejne warstwy modelu ISO/OSI). W przypadku sieci komputerowych aplikacje są zwykle procesami uruchomionymi na odległych hostach. Interfejs udostępniający programistom usługi dostarczane przez warstwę aplikacji opiera się na obiektach nazywanych gniazdami (ang. socket).

Kapsułkowanie danych Model OSI opisuje drogę danych od aplikacji w systemie jednej stacji roboczej do aplikacji w systemie drugiej. Przed wysłaniem dane wraz z przekazywaniem do niższych warstw sieci zmieniają swój format, co nosi nazwę procesu kapsułkowania.

Domena kolizyjna Fragment sieci, w którym transmisja musi być realizowana przez urządzenie w sposób wykluczający prowadzenie w tym czasie transmisji przez inne urządzenia (granicę stanowią porty urządzeń most, przełącznik lub router). Wszystkie urządzenia podłączone do huba ethernetowego (lub hubów) tworzą jedną domenę kolizyjną, czyli rywalizują o dostęp do medium i współdzielą pasmo przepustowości.

Domena rozgłoszeniowa Logiczny segment sieci, w którym jakikolwiek komputer lub inne urządzenie podłączone do sieci może bezpośrednio transmitować do jakiegokolwiek innego w domenie, bez przechodzenia przez urządzenia rutujące, pod warunkiem, że dzielą tę samą podsieć, bramę domyślną i są w tej samej VLAN. Z innej strony domena rozgłoszeniowa jest segmentem sieci jaki pokonują pakiety typu broadcast (granicę stanowią routery lub sieci wirtualne).

Koniec ©Bartosz Osmański