Сетезависимые и сетенезависимые уровни стека TCP/IP

Для каждой технологии, включаемой в составную сеть подсети, должны быть разработаны собственные интерфейсные средства. К таким интерфейсным средствам относятся протоколы инкапсуляции IP-пакетов уровня межсетевого взаимодействия в кадры локальных технологий. Отсюда следует, что этот уровень нельзя определить раз и навсегда.

Уровень сетевых интерфейсов в стеке ТСР/ IP не регламентируется, но он поддерживает все популярные технологии физического и канального уровней. Для локальных сетей это Ethernet, Token Ring, FDDI, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet, для глобальных сетей – протоколы соединений «точка-точка» SLIP и PPP, протоколы территориальных сетей с коммутацией пакетов Х.25, frame relay, АТМ.

Рассматривая многоуровневую структуру ТСР/ IP, можно выделить в ней, подобно архитектуре OSI, уровни которой зависят от конкретной технической реализации сети, и уровни, функции которых ориентированы на работу с приложениями (рис. 35).

Протоколы прикладного уровня стека ТСР/ IP работают на компьютерах, выполняющих приложения пользователей. Даже полная смена сетевого оборудования в общем случае не должна влиять на работу приложений, если они получают доступ к сетевым возможностям через протоколы прикладного уровня.

Протоколы транспортного уровня зависят от сети уже в большей степени, так как они реализуют интерфейс к уровням, непосредственно организующим передачу данных по сети. Однако, подобно протоколам прикладного уровня, протоколы транспортного уровня устанавливаются только на конечных узлах. Протоколы двух нижних уровней являются сетенезависимыми, программные модули протоколов межсетевого уровня и уровня сетевых интерфейсов устанавливаются на всех хостах и шлюзах.

Рис. 35. Сетезависимые и сетенезависимые уровни стека ТСР/IP

Каждый коммуникационный протокол оперирует с некоторой единицей передаваемых данных. Названия этих единиц иногда закрепляются стандартом, а чаще просто определяются традицией. В стеке ТСР/ IP за многие годы его существования образовалась устоявшаяся терминология в этой области (рис. 36).

Рис. 36. Терминология в ТСР/IP

Протоколом (stream) называют данные, поступающие от приложений на вход протоколов транспортного уровня ТСР и UDP. Протокол ТСР «нарезают» из потока данных «сегменты» (segment).

Единицу данных протокола UDP часто называют дейтаграммной, или датаграммной (datagram).

Дейтаграмма – это общее название для единиц данных, которыми оперируют протоколы без установления соединений. К таким протоколам относится и протокол межсетевого взаимодействия IP, поэтому его единицу также называют дейтаграммой. Однако очень часто используется и другой термин – «пакет» (packet) IP.

В стеке ТСР/ IP принято называть «кадрами», или фреймами (frame), единицы данных любой технологии, в которые упаковываются пакеты IP для последующей переноски их через подсети составной сети. При этом не имеет значения, какое название используется для этой единицы данных в локальной технологии подсети.

Для ТСР/ IP фреймом являются и кадр Ethernet, и ячейка АТМ, и пакет Х.25, так как все они выступают в качестве контейнера, в котором пакет IP переносится через составную сеть.

Подводя итоги изложенному, можно сделать следующие выводы.

Наибольшее распространение при построении составных сетей в последнее время получил стек ТСР/ IP. Стек ТСР/ IP имеет 4 уровня: прикладной, транспортный, уровень межсетевого взаимодействия и уровень сетевых интерфейсов. Соответствие уровней стека ТСР/ IP уровням модели OSI достаточно условно.

Прикладной уровень объединяет все службы, предоставляемые системой пользовательским приложениям: традиционные сетевые службы типа telnet, FTP, TFTP, DNS, SNMP, а также сравнительно новые, такие, например, как протокол передачи гипертекстовой информации HTTP.

На традиционном уровне стека ТСР/ IP, называемом также основным, функционируют протоколы ТСР и UDP. Протокол управления передачей ТСР решает задачу обеспечения надежной информационной связи между двумя конечными узлами. Дейтаграммный протокол UDP используется как экономичное средство связи уровня межсетевого взаимодействия с прикладным уровнем.

Уровень межсетевого взаимодействия реализует концепцию коммуникации пакетов в режиме без установления соединений. Основными протоколами этого уровня являются дейтаграммный протокол IP и протоколы маршрутизации (RIP, OSPF, BGP и др.). Вспомогательную роль выполняют протокол межсетевых управляющих сообщений ICMP и протокол группового управления IGMP. Протоколы уровня сетевых интерфейсов обеспечивают интеграцию в составную сеть других сетей. Этот уровень не регламентируется, но поддерживает все популярные стандарты физического и канального уровней: для локальных сетей – Ethernet, Token Ring, FDDI и т. д., для глобальных сетей – Х.25, frame relay, PPP, ISDD и т. д.

К этому уровню часто относят и протокол разрешения адресов ARP.

В стеке ТСР/ IP для наименования единиц передаваемых данных на разных уровнях используют следующие названия: поток, сегмент, дейтаграмма, пакет, кадр.