Сколько уровней в сетевой модели tcp ip: The OpenNet Project: .

Импортозамещение TCP/IP или о чем вообще речь? / Хабр

На встрече Владимира Путина с представителями организаций в сфере беспилотных авиационных систем был озвучен проект с говорящим названием «Интернет из России», который СМИ подхватили и стали декларировать как замена TCP/IP.

Давайте разберемся, что было сказано на этой встрече, и реально ли можно говорить о замене TCP/IP.

«Интернет из России»

Оглавление

1. Технологическая справка

2. Актуальна ли замена TCP/IP

3. Откуда ноги растут

4. Мировой опыт организации каналов связи для БПЛА

5. Мировой опыт организации космических каналов связи

6. Существует ли опасность в использовании иностранных сетевых протоколов

7. Заключение

1. Технологическая справка

Постараюсь кратко описать TCP/IP, что достаточно сложная задача, но я постараюсь.

Изначально TCP/IP был создан в 1972 году как один протокол, но в 1978 году был разделен на два функциональных слоя IP и TCP. В последствии TCP/IP начал наполнятся новыми протоколами, в результате чего был сформирован стек протоколов TCP/IP.

Стек протоколов TCP/IP состоит из четырех уровней сетевой модели (модель DOD) в отличии от модели OSI в котором 7 уровней.

Уровни модели OSI и TCP/IP (DOD)

Сетевая модель определяет уровни взаимодействия слоев системы, каждый уровень содержит в себе заголовок (в соответствии со стандартом на протокол) и следующий уровень или данные. В итоге сетевой пакет представляет из себя матрешку из протоколов (например, Ethernet включает в себя IPv4, который включает в себя TCP, который включает в себя HTTP).

Сетевая модель позволяет стандартизировать передачу данные от одного приложения до другого приложения, который располагается на другом физическом узле с использованием каналов связи между узлами.

Для наглядности модели DOD разберем следующий пример:

• На стороне клиента приложение формирует данные для отправки на удалённый сервер.

• Данные передаются в сетевой стек операционной системы.

• При прохождении данных через сетевой стек операционной системы, сетевой драйвер и сетевую карту, данные оборачиваются в слои протоколов образуя сетевой пакет (В заголовках протоколов содержится информация от кого и кому назначен сетевой пакет).

• Исходя из адресов в заголовке протоколов сетевой пакет проходит от узла к узлу, пока не достигнет конечной цели.

• После того как сетевой пакет достигает сервера, он разворачиваться и используя информацию из заголовков протоколов доставляется необходимому приложению.

• Сервер обрабатывает полученные данные и формирует ответ, который аналогичным образом возвращается клиенту.

Таким образом уровни сетевой модели обеспечивают необходимый набор данных в заголовках протоколов, что позволяет передавать данные через различные слои сетевого взаимодействия между приложениями находящихся на разных узлах.

Рассмотрим только основные протоколы сетевого (IP) и транспортного (UDP и TCP) уровня.

Протокол сетевого уровня IP

Задача протокола IP состоит в содержании информации необходимой для доставки сетевого пакета между двумя узлами сетевого взаимодействия. Для этого, в заголовке данного протокола содержится информация о IP-адресе отправителя и получателя.

Для организации пересылки сетевых пакетов через множество узлов используется механизм маршрутизации на основе IP-адресов. Каждый узел участвующий в сетевом обмене содержит в себе таблицу маршрутизации, в которой есть информация куда необходимо пересылать сетевой пакет на основе IP-адреса. Таким образом сетевой пакет может проходить много промежуточных узлов и достигать конечную цель. Получатель такого сетевого пакета может спокойно на него ответить, поскольку в нем содержится IP-адрес отправителя.

Протокол транспортного уровня UDP

Данный протокол работает уже на уровне операционной системе и предназначен для перенаправления полученных данных в нужное приложение. Данная функция реализуется через порт отправителя и получателя в заголовке протокола UDP. На основании портов формируется сокет (IP-адрес и порт отправителя и IP-адрес и порт получателя) позволяющий точно определить сетевое взаимодействие между приложениями. Таким образом на одном компьютере с одним IP-адресам могут быть запущены различные приложения на разных портах, при этом информационные потоки не будут смешиваться, а будут поступать нужному приложению.

В протоколе UDP отсутствует механизм гарантированной доставки данных, поэтому его обычно используют для передачи не критичной информации, где допускается их потеря (например, при видео или аудио вещании).

Протокол транспортного уровня TCP

Протокол TCP, выполняет такие же функции, как и протокол UDP. Помимо портов отправителя и получателя, в заголовке протокола TCP содержится: флаги для управления соединением и счетчики пакетов, которые обеспечивают учет и контроль доставки сетевых пакетов.

2. Актуальна ли замена TCP/IP?

Стек протоколов TCP/IP был разработан достаточно давно. В связи с чем, в него не заложены современные реалии, вот некоторые из них:

• Безопасность — данные в заголовке протоколов IP, UDP, TCP не защищены и могут быть подменены и изменены. Отсутствуют механизмы точной идентификации участника и приложения сетевого взаимодействия с данными в протоколах IP, UDP и TCP.

• Протокол TCP создает дополнительные сетевые пакеты для управления соединением.

• Протокол TCP работает не эффективно на нестабильных каналах связи, которые периодически разрываются (происходит обмен пакетами управления соединением и повторная пересылка потерянных пакетов).

• Существуют проблема с использованием белых IP-адресов в мобильных устройствах при подключении к разным провайдерам, которые находятся в разных выделенных IP-диапазонах.

• В больших IP-сетях маршрутизация на основе IP-адреса имеет свои недостатки, поэтому на уровне провайдеров используется маршрутизация по протоколу MPLS, что повышает производительность, надежность и гибкость в настройке.

Почему сложно внести изменения в TCP/IP или полностью перейти на новый протокол?

• TCP/IP является фиксированным стандартом и должен обеспечивать совместимость со своими редакциями.

• На TCP/IP построены все операционные системы, программные библиотеки для различных языков программирования, сетевые приложения, сетевое и прочее оборудование.

• На текущий момент подавляющее большинство серверов, клиентов и каналов связи построено на базе TCP/IP, заменить которое становится неподъемной задачей.

• Имеющиеся недостатки и в TCP/IP можно компенсировать с помощью дополнительных технологий: применение различных протоколов, DNS, шифрованием, VPN, межсетевыми экранами, WAF, IPS, прокси и прочими сетевыми решениями

• Также TCP/IP достаточно хорошо исследован и предсказуем (выдержал проверку временем).

Тем не менее, в новостях периодически появляется информация о создании новых протоколов на замену TCP/IP, из последнего:

3. Откуда ноги растут?

Информация о замене TCP/IP была сформулирована СМИ исходя из выступления представителя компании «Техноджет». Данная компания занимается спутниками, беспилотной авиацией и связью. Для понимания ситуации необходимо обратиться к первоисточнику (сайт Кремля). Ниже представлены ключевые тезисы из данной встречи:

• В докладе «Техноджет» речь шла о беспроводных каналах связи для спутников и летательных аппаратов.

• В своих разработках «Техноджет» использует собственные протоколы передачи данных.

• «Техноджет» создала технологические блоки для широкополосной системы спутниковой связи.

• У «Техноджет» есть план в развертывании наземного и спутникового сегмента проекта «Интернет из России».

• У «Техноджет» уже есть рабочий прототип протокола, который проходил испытания на закрытых объектах.

• По заявлениям «Техноджет», созданный ими протокол работает лучше, чем TCP/IP в их условиях эксплуатации (восстановление передачи данных для TCP/IP составляет 360 секунд; а для их протокола — 5,7 секунд).

• По заявлениям «Техноджет», новый протокол обеспечивает стабильные каналы связи для спутников и летательных аппаратов.

Какие выводы можно сделать на основе данной информации:

• Есть рабочий прототип протокола, который прошел испытания для организации связи со спутниками и летательными аппаратами.

• Протокол был испытан для объектов, которые постоянно перемещаются в пространстве.

• Исходя из особенностей применения между участниками сетевого взаимодействия возможны большие расстояния, что может приводить к задержкам при передаче данных.

• Для организации сетевого взаимодействия использовались беспроводные каналы связи, в связи с чем возможны потери сетевых пакетов из-за неблагоприятных условий окружающей среды.

• Все перечисленные условия эксплуатации накладывают ограничения на пропускную способность каналов связи.

• Название проекта «Интернет из России» говорит о желании использовать разработанный ими протокол не только в сетях Интранета, но и в сети Интернет.

Поскольку изначально разработка протокола была связана с каналами связи, применяемых в спутниках и летательных аппаратах, то для начала необходимо посмотреть на мировой опыт в данном вопросе.

4. Мировой опыт организации каналов связи для БПЛА

Связь между различными БПЛА

В БПЛА применяются как цифровые, так и аналоговые каналы связи, либо их комбинация.

Сравнение аналогового и цифрового каналов связи представлены в таблице. (Таблица удалена, поскольку характеристики и возможности аналогового и цифрового канала связи зависят от многих дополнительных параметров и используемых технологий. В отрыве от них производить сравнение не очень корректно).

Аналоговый канал связи обычно используют для маленьких и быстрых БПЛА (гоночные БПЛА), где нужна минимальная задержка между получением видеосигнала и подачей управляющих команд. Если необходимо получать красивую видео картинку в большом разрешении, используют цифровые каналы связи.

В цифровых каналах связи, на канальном и физическом уровне модели OSI обычно используют следующие протоколы: Bluetooth, ZigBee, Wi-Fi, LTE. На сетевом: IPv4. На канальном UDP или TCP. На уровне приложений как типовые протоколы, типа RTP/RTSP, так и специализированные, типа: MAVLink, DJI GO, Ardupilot.

Видно, что производители коммерческих БПЛА за основу берут готовый стек TCP/IP, поскольку для него уже есть набор аппаратного обеспечения, чипов, контроллеров и программного обеспечения, что делает решение надежнее, проще и дешевле.

Если говорить про некоммерческие БПЛА, производители могут разрабатывать проприетарные протоколы взаимодействия и для них создавать собственное оборудование и программное обеспечение. Такой подход позволяет избавится от технологических ограничений и недостатков, которые есть в типовых протоколах.

5. Мировой опыт организации космических каналов связи

Поскольку TCP/IP показал свою неэффективность при применении в космической связи, был разработан новый набор стандартов SCPS (Space Communications Protocol Specifications) (про него можно прочитать тут).

SCPS представляет собой набор стандартов, разработанных для обеспечения эффективной передачи данных в спутниковых системах связи. Из SCPS можно выделить следующие протоколы:

• SCPS-NP (Network Protocol) — (аналог протокола IP), сетевой протокол который обеспечивает надежную передачу сетевых пакетов в условиях ограниченной пропускной способности и высокой задержки.

• SCPS-TP (Transport Protocol) — использует принцип протоколов TCP и UDP, но с учетом особенностей космический сетей связи. Протокол поддерживает: несколько режимов работы (с установкой соединения и без установки соединения), механизмы сжатия данных и шифрования.

• SCPS-ARQ (Automatic Repeat Request) — используется для контроля канала связи и повторной передачи данных в случае возникновения ошибки. Основная задача данного протокола, является обеспечение надежной передачи данных через ненадежные каналы связи.

Эффективность применения SCPS по сравнению с TCP/IP представлен на графике (взят из статьи):

Производительность TCP vs SCPS-TP

Данные измерения производились на ненадежном канале связи, где периодически происходили обрывы.

6. Существует ли опасность в использовании иностранных сетевых протоколов?

Давайте сначала посмотрим какие есть преимущества использования готовых стандартных международных протоколов, из основных:

• Стандарт уже создан, есть опыт практического использование.

• Большой парк готовых аппаратных решений, с низкой стоимостью (поскольку большой рынок).

• Разработаны программные составляющие (операционные системы, драйвера, библиотеки для языков программирования и программное обеспечения).

• Технологии отлажены и есть опыт эксплуатации.

• Большой набор экспертизы, документации и учебной литературы.

• Интеграция с решениями которые применяются во всем мире.

Давайте попробуем предположить какие могут риски:

• Использование стандартных протоколов делает открытым механизмы сетевого взаимодействия. Что позволяет использовать готовые атаки для таких протоколов.

• Использование стандартных протоколов приводит к применению стандартного оборудования и программного обеспечения, которое разработано в других государствах. Данные разработки потенциально могут иметь в своем составе программные и аппаратные закладки.

• Отсутствует возможность в модификации и влияния на развитие сетевых протоколов.

• Существует зависимость от иностранных технологий.

7. Заключение

В результате всего вышеперечисленного, можно сделать следующие выводы:

• Для космических каналов связи, движущихся с большой скоростью объектов и прочих специфических условий эксплуатации, технология TCP/IP не очень подходит, но для этого уже есть технические решения.

• Проприетарные протоколы можно спокойно использовать в Интранет сетях, изолированных от Интернета.

• Перевод проприетарных протоколов из сети Интранет в Интернет, возможна только при условии кросс совместимости (т.е. оборудование и программное обеспечение построенное на проприетарных протоколов должно поддерживать работу с технологией TCP/IP).

• Замена TCP/IP на новый протокол в сети Интернет обречена на провал, поскольку весь мир плотно сидит на TCP/IP (сетевое оборудование, каналы связи, сетевой стек операционной системы, библиотеки и программное обеспечение). И тут много слоев, если ограничиться только заменой оборудования, то с операционными системами и программным обеспечением все еще сложнее (необходимо будет создавать промежуточный слой с эмуляцией TCP/IP или все переписывать на новый сетевой стек). Также необходимо переводить на новые технологии весь мир, и желательно делать это одновременно.

• Суверенитет от иностранных технологий дело конечно хорошее, но тут нужно подходить избирательно. Для государственных органов и критической инфраструктуры можно развивать новые технологии и оборудование, но для широких масс это может быть дорого, не востребовано и технологически сложно.

• На текущий момент достаточно мало информации, что это за зверь такой — проект «Интернет из России», чтобы делать какой-то более глубокий технический анализ.

P.S. Стоит ли изобретать велосипед? Весьма риторический вопрос.

Сетевые технологии (17). Набор протоколов TCP/IP.

Что такое TCP/IP?

TCP/IP расшифровывается как Transmission Control Protocol / Internet Protocol и представляет собой набор протоколов связи, используемых для соединения сетевых устройств в Интернете. TCP/IP также используется в качестве протокола связи в частной компьютерной сети (интранете или экстранете).

Весь набор (stack) протоколов TCP/IP — это не только два основных протокола: TCP и IP, но и другие, добавленные позже. Сначала, в ходе разработки по заказу Министерства обороны США, это были действительно только два протокола, но потом, в ходе приспсобления TCP/IP для мультимедийных услуг, к ним добавились и другие. Называлось все это по прежнему TCP/IP. Набор протоколов TCP/IP тауже выролняет роль абстракции между интернет-приложениями и аппаратной инфраструктурой маршрутизации и коммутации.

TCP/IP определяет, как данные передаются через сеть Интернет, обеспечивая сквозную связь (end-to-end communication), а также он определяет, как данные должны быть разбиты на пакеты, адресованы, переданы, маршрутизированы и получены в пункте назначения. TCP/IP работает автономно, хотя требует небольшого централизованного административного управления и предназначен для обеспечения надёжности сетей с возможностью автоматического восстановления после сбоя любого устройства в сети, или выхода из строя любой части сети.

Функции протоколов IP и TCP

Протокол TCP определяет, как приложения могут создавать каналы связи (links) в сети. Он также управляет тем, как сообщение разбивается на небольшие пакеты, прежде чем они будут переданы через Интернет и повторно собраны в правильном порядке по адресу назначения.

Протокол IP определяет, как адресовать и маршрутизировать каждый пакет, чтобы убедиться, что он достиг нужного места назначения. Каждый сетевой элемент (маршрутизатор, коммутатор и пр.) проверяет адрес полученного IP-пакета, чтобы определить, куда дальше пересылать сообщение (полезную нагрузку) содержащуюся в нём.

Маска подсети (subnet mask) сообщает компьютеру или другому сетевому устройству, какая часть IP-адреса используется для представления сети, а какая — для представления хостов или других устройста в сети.

Трансляция сетевых адресов NAT (Network Address Translation) помогает повысить безопасность и уменьшить количество внешних IP-адресов, необходимых организации.

Общие протоколы TCP/IP включают следующие:

• Протокол передачи гипертекста (HTTP) управляет обменом данными между веб-сервером и веб-браузером.
• Его разновидность HTTP Secure (https) обеспечивает безопасную связь между веб-сервером и веб-браузером.
• Протокол передачи файлов FTP (File Transfer Protocol) обрабатывает передачу файлов между компьютерами.

Как работает TCP / IP?
TCP / IP использует модель взаимодействия «клиент-сервер», в которой пользователю или компьютеру клиента предоставляется некая услуга, например, отправка веб-страницы, компьютером сервера в сети.

Набор протоколов TCP/IP относиься к классу не имеющих состояния (stateless), что означает, что каждый клиентский запрос считается новым, поскольку он не связан с предыдущими запросами. Отсутствие состояния позволяет любые сетевые пути, чтобы их можно было использовать постоянно и для других запросов.

Однако транспортный уровень сети работает с сохранением состояния (stateful). Он передаёт сообщение и установленное им соединение не разрывается, пока все пакеты в сообщении не будут получены и собраны в нужном порядке месте назначения.

Модель TCP/IP немного отличается от семиуровневой сетевой модели взаимодействия открытых систем (OSI), разработанной позже. Эталонная модель OSI определяет, как приложения могут взаимодействовать по сети.

Почему так важен TCP/IP?
TCP/IP не является чей-то интеллектуальной собственностью и, как следствие, не контролируется какой-либо отдельной компанией или организацией. Таким образом, структура пакета IP может быть легко изменена. TCP/IP совместим со всеми операционными системами (ОС), поэтому может взаимодействовать с любой из них, также взаимодействие разных ОС разных компьютеров между собой. Пакеты IP также совместимы со всеми типами компьютерного оборудования и сетей.

TCP/IP обладает высокой масштабируемостью и, как протокол с маршрутизацией, может определять наиболее эффективный путь передачи пакета в сети. Он широко используется в современной архитектуре Интернета.

4-х уровневая модель TCP / IP

Функциональность TCP / IP разделена на четыре уровня, каждый из которых включает определённые протоколы:

• Уровень приложений предоставляет приложениям стандартизированный обмен данными. Его протоколы включают HTTP, FTP, POP3 (Post Office Protocol 3), SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) и SNMP (Simple Network Management Protocol). На уровне приложения полезная нагрузка пакета (payload) — это фактические данные приложения.
• Транспортный уровень отвечает за поддержание сквозной передачи данных в сети. TCP управляет обменом данными между хостами и обеспечивает управление потоком, мультиплексирование и надёжность. Транспортные протоколы включают TCP и протокол пользовательских дейтаграмм UDP (User Datagramm Protocol), который иногда используется вместо TCP для определённых целей.
• Сетевой уровень, также называемый интернет-уровнем, работает с пакетами и соединяет независимые сети для транспортировки пакетов через границы сети. Протоколы сетевого уровня — это IP и ICMP (Internet Control Message Protocol), который используется для сообщений об ошибках.
• Физический уровень, также известный как уровень сетевого интерфейса или уровень канала данных, состоит из протоколов, которые работают только на канале — сетевом компоненте, который соединяет узлы или хосты в сети. Протоколы этого нижнего уровня включают Ethernet для локальных сетей и протокол разрешения адресов ARP (Address Resolution Protocol).

Использование TCP/IP

TCP/IP может использоваться для обеспечения удалённого входа в систему по сети для интерактивной передачи файлов для доставки электронной почты, для доставки веб-страниц по сети и для удалённого доступа к файловой системе хоста сервера. В самом широком смысле, он используется как форма представления информации, которая изменяется, когда она перемещается по сети от конкретного физического уровня к абстрактному прикладному уровню. В нем подробно описаны основные протоколы или методы связи на каждом уровне по мере прохождения информации.

Плюсы и минусы TCP/IP

Преимущества использования модели TCP / IP включают следующее:

• помогает установить связь между разными типами компьютеров;
• работает независимо от ОС;
• поддерживает множество протоколов маршрутизации;
• использует архитектуру клиент-сервер, которая отличается высокой масштабируемостью;
• может работать автономно;
• поддерживает несколько протоколов маршрутизации; а также
• TCP/IP не создаёт ненужной нагрузки на сеть или компьютер.

К недостаткам TCP / IP можно отнести следующее:

• сложен в настройке и управлении;
• транспортный уровень не гарантирует доставку пакетов;
• заменить протоколы в архитектуре TCP/IP непросто;
• не разделяет чётко концепции сервисов, интерфейсов и протоколов, поэтому не подходит для описания новых технологий в новых сетях; а также
• уязвим для атаки типа «отказ в обслуживании» DOS (Denial Of Service), в которой злоумышленник использует TCP/IP.

Чем отличаются TCP/IP и IP?

IP — это низкоуровневый интернет-протокол, который упрощает передачу данных через сеть Интернет. Его цель — доставлять пакеты данных, которые состоят из заголовка, который содержит информацию о маршрутизации, такую ​​как источник и место назначения данных, а также саму полезную нагрузку данных.

IP ограничен объёмом данных, которые он может отправить. Максимальный размер одного IP-пакета данных, который содержит как заголовок, так и данные, составляет от 21 до 65535 байтов. Это означает, что более длинные строки данных должны быть разбиты на несколько пакетов данных, которые должны быть отправлены независимо, а затем реорганизованы в правильный порядок после отправки.

Поскольку IP является только протоколом отправки и получения данных, он не проверяет действительно ли были получены отправленные пакеты данных.

В отличие от IP, TCP/IP — это протокол связи более высокого уровня, который может делать больше. TCP/IP по-прежнему использует IP как средство передачи пакетов данных, но он также соединяет компьютеры, приложения, веб-страницы и веб-серверы. TCP целостным образом понимает все потоки данных, которые требуются этим ресурсам для работы, и гарантирует, что весь необходимый объем данных будет гарантированно отправлен. Для этого TCP выполняет проверки, гарантирующие доставку данных.

TCP также может контролировать размер и скорость потока данных. Это гарантирует, что сети свободны от любых перегрузок, которые могут заблокировать получение данных.

Примером может служить приложение, которое хочет отправить большой объем данных через Интернет. Если бы приложение использовало только IP, данные пришлось бы разбить на несколько IP-пакетов. Для этого потребуется несколько запросов на отправку и получение данных, поскольку IP-запросы выдаются для каждого пакета.

От TCP требуется только один запрос для отправки всего потока данных. В отличие от IP, TCP может обнаруживать проблемы, возникающие в IP, и запрашивать повторную передачу любых пакетов данных, которые были потеряны. TCP также может реорганизовать пакеты, чтобы они передавались в правильном порядке — и это может минимизировать перегрузку сети. TCP/IP упрощает передачу данных через Интернет.

Различия и сходства моделей TCP/IP и OSI

TCP/IP и OSI — наиболее широко используемые архитектуры (стеки) протоколов связи. Основное отличие состоит в том, что OSI — это концептуальная модель, которая практически не используется на практике. Скорее, он определяет, как приложения могут взаимодействовать по сети. TCP/IP, с другой стороны, широко используется для установления ссылок и сетевого взаимодействия.

Протоколы TCP/IP определяют стандарты, на основе которых был создан Интернет, в то время как модель OSI даёт рекомендации относительно того, как должна осуществляться связь. Следовательно, TCP/IP — более практичная модель.

TCP/IP и OSI — наиболее широко используемые архитектуры (стеки) протоколов связи

Модели TCP/IP и OSI имеют сходства и различия. Основное сходство заключается в том, как они построены, поскольку оба используют уровни. TCP/IP состоит всего из четырёх уровней, а модель OSI состоит из следующих семи уровней:

• Уровень 7, прикладной уровень, позволяет пользователю — программному обеспечению или человеку — взаимодействовать с приложением или сетью, когда пользователь хочет читать сообщения, передавать файлы или участвовать в других действиях, связанных с сетью.
• Уровень 6, уровень представления, переводит или форматирует данные для уровня приложения на основе семантики или синтаксиса, которые принимает приложение.
• Уровень 5, уровень сеанса, настраивает, координирует и завершает разговоры между приложениями.
• Уровень 4, транспортный уровень, обрабатывает передачу данных по сети и предоставляет механизмы проверки ошибок и управления потоками данных.
• Уровень 3, сетевой уровень, перемещает данные в другие сети и через них.
• Уровень 2, уровень канала данных, обрабатывает проблемы, возникающие в результате ошибок передачи битов.
• Уровень 1, физический уровень, передаёт данные с помощью электрических, механических или процедурных интерфейсов.
• Верхним уровнем как модели TCP/IP, так и модели OSI является прикладной уровень. Хотя этот уровень выполняет одни и те же задачи в каждой модели, эти задачи могут различаться в зависимости от данных, которые каждая получает.

Функции, выполняемые в каждой модели, также похожи, поскольку каждая из них использует для работы сетевой и транспортный уровни. Каждая из моделей TCP / IP и OSI в основном используется для передачи пакетов данных. Хотя они будут делать это разными способами и разными путями, они все равно доберутся до места назначения.

Сходства между моделью TC/IP и моделью OSI включают следующее:

• Обе они являются логическими моделями.
• Они определяют сетевые стандарты.
• Они разделяют процесс сетевой коммуникации на слои.
• Они обеспечивают основу для создания и внедрения сетевых стандартов и устройств.
• Они позволяют одному производителю создавать устройства и сетевые компоненты, которые могут сосуществовать и работать с устройствами и компонентами других производителей.

Различия между моделью TCP/IP и моделью OSI заключаются в следующем:

• TCP/IP использует только один уровень (приложение) для определения функций верхних уровней, тогда как OSI использует три уровня (приложение, представление и сеанс).
• TCP/IP использует один уровень (физический) для определения функций нижних уровней, тогда как OSI использует два уровня (физический и канал передачи данных).
• Размер заголовка TCP / IP составляет 20 байтов, а заголовок OSI — 5 байтов.
• TCP/IP — это протокол, ориентированный на стандарт, тогда как OSI — это общая модель, основанная на функциях каждого уровня.
• TCP/IP следует горизонтальному подходу, тогда как OSI придерживается вертикального подхода.
• В TCP/IP сначала были разработаны протоколы, а затем была разработана модель. В OSI сначала была разработана модель, а затем протоколы на каждом уровне.
• TCP/IP помогает установить соединение между различными типами компьютеров, тогда как OSI помогает стандартизировать маршрутизаторы, коммутаторы, материнские платы и другое оборудование.

История TCP/IP и связанные с этим особенности

Агентство перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency), исследовательское подразделение Министерства обороны США, создало модель TCP/IP в 1970-х годах для использования в ARPANET, глобальной сети, которая предшествовала Интернету.

Такое, военное предназначение протокола TCP/IP заложило основы как его преимуществ, так и его недостатков.

О преимуществах его написано достаточно много и здесь мы не будем повторяться. Гораздо меньше написано о его недостатках, которые предопределили возникновение многих проблем в дальнейшем.

Дело в том, что основным пунктом техзадания, которое Минобороны США выдало DARPA, был такой, что сеть на базе этого протокола должна продолжать работать вне зависимости от того, какая часть сети внезапно окажется повреждённой или вышедшей из строя, например, в результате боевых действий.

Это предопределило, во первых, разбивку информации на пакеты и передачу их в виде пакетов.

Во-вторых, каждый узел сети (маршрутизатор и коммутатор) самостоятельно определяет (во всяком случае, оперативно, а не административно), на какой соседний узел отправить тот или иной пакет, в зависимости от его адреса назначения, а также с учётом окружающей обстановки. Например, если соседний узел, на который коммутатор хочет отправить пакет, оказывается неработоспособным, то коммутатор ищет другой соседний работоспособный узел и отправляет пакет туда.

Это обеспечивает хорошую устойчивость работы сети, но сильно затрудняет её использование для таких применений, голосовая связь, потоковое видео, видеосвязь и пр., которые требуют минимальной задержки передачи пакетов и высокой скорости их передачи.

В TCP/IP качество услуг, которое, в основном, определяется указанными двумя факторами, принесено в жертву надёжности доставки пакетов. Что, собственно, и требуется для военных применений.

Добавим, что TCP/IP изначально был разработан для ОС Unix и был встроен во все последующие ОС.

Модель TCP / IP и связанные с ней протоколы в настоящее время поддерживаются Инженерной группой Интернета IETF (Internet Engineering Task Force).

Понравилось это:

Нравится Загрузка…

Запись опубликована в рубрике Ликбез, Сетевые технологии с метками DARPA, EITF, HTTP, IP, NAT, TCP. Добавьте в закладки постоянную ссылку.

Что такое слои и протокол? Стек TCP/IP

Что такое модель TCP/IP?

Модель TCP/IP поможет вам определить, как конкретный компьютер должен быть подключен к Интернету и как данные должны передаваться между ними. Это поможет вам создать виртуальную сеть, когда несколько компьютерных сетей соединены вместе. Целью модели TCP/IP является обеспечение связи на больших расстояниях.

TCP/IP означает протокол управления передачей/протокол Интернета. Стек TCP/IP специально разработан как модель, обеспечивающая высоконадежный сквозной поток байтов через ненадежную межсетевую сеть.

В этом руководстве по TCP/IP вы узнаете:

• Характеристики TCP
• Модель четырех уровней TCP/IP
• Прикладной уровень
• Транспортный уровень
• Интернет-уровень
• Уровень сетевого интерфейса
• Различия между моделями OSI и TCP/IP
• Наиболее распространенные протоколы TCP/IP
• Преимущества модели TCP/IP
• Недостатки модели TCP/IP

Характеристики TCP

Ниже приведены основные характеристики протокола TCP IP:

• Поддержка гибкой архитектуры TCP/IP
• Добавить дополнительную систему в сеть очень просто.
• В наборе протоколов TCP/IP сеть остается неповрежденной до тех пор, пока исходная и целевая машины не будут работать должным образом.
• TCP — это протокол, ориентированный на соединение.
• TCP обеспечивает надежность и гарантирует, что данные, поступающие не по порядку, должны быть возвращены в порядок.
• TCP позволяет реализовать управление потоком, поэтому отправитель никогда не перегружает получателя данными.

Четыре уровня модели TCP/IP

В этом руководстве по TCP/IP мы объясним различные уровни и их функции в модели TCP/IP:

Функциональность модели TCP/IP разделена на четыре уровня, каждый из которых включает определенные протоколы.

TCP/IP представляет собой многоуровневую систему серверной архитектуры, в которой каждый уровень определяется в соответствии с конкретной выполняемой функцией. Все эти четыре уровня TCP/IP работают совместно для передачи данных с одного уровня на другой.

• Прикладной уровень
• Транспортный уровень
• Интернет-уровень
• Сетевой интерфейс

Прикладной уровень

Прикладной уровень взаимодействует с прикладной программой, которая является высшим уровнем модели OSI. Прикладной уровень — это уровень OSI, ближайший к конечному пользователю. Это означает, что прикладной уровень OSI позволяет пользователям взаимодействовать с другим программным приложением.

Прикладной уровень взаимодействует с программными приложениями для реализации коммуникационного компонента. Интерпретация данных прикладной программой всегда выходит за рамки модели OSI.

Примером прикладного уровня является приложение, такое как передача файлов, электронная почта, удаленный вход в систему и т. д.

Функции прикладного уровня: синхронизация общения.

Это приложение предлагает источники распределенных баз данных и доступ к глобальной информации о различных объектах и ​​службах.

Транспортный уровень

Транспортный уровень строится на сетевом уровне для обеспечения передачи данных от процесса на компьютере исходной системы к процессу в системе назначения. Он размещается с использованием одной или нескольких сетей, а также поддерживает функции качества обслуживания.

Определяет, сколько данных должно быть отправлено, куда и с какой скоростью. Этот уровень основан на сообщении, полученном от прикладного уровня. Это помогает гарантировать, что блоки данных доставляются без ошибок и в определенной последовательности.

Транспортный уровень помогает контролировать надежность канала посредством управления потоком, контроля ошибок и сегментации или десегментации.

Транспортный уровень также предлагает подтверждение успешной передачи данных и отправляет следующие данные в случае отсутствия ошибок. TCP — самый известный пример транспортного уровня.

Важные функции транспортных уровней:

• Он делит сообщение, полученное от сеансового уровня, на сегменты и нумерует их для создания последовательности.
• Транспортный уровень обеспечивает доставку сообщения правильному процессу на целевом компьютере.
• Это также гарантирует, что все сообщение будет доставлено без ошибок, иначе оно должно быть передано повторно.

Интернет-уровень

Интернет-уровень — это второй уровень уровней TCP/IP модели TCP/IP. Он также известен как сетевой уровень. Основная работа этого уровня заключается в отправке пакетов из любой сети и любого компьютера, при этом они достигают пункта назначения независимо от выбранного маршрута.

Интернет-уровень предлагает функциональный и процедурный метод для передачи последовательностей данных переменной длины от одного узла к другому с помощью различных сетей.

Доставка сообщений на сетевом уровне не дает никаких гарантированно надежных протоколов сетевого уровня.

Протоколы управления уровнями, принадлежащие сетевому уровню:

1. Протоколы маршрутизации
2. Управление многоадресной группой
3. Назначение адреса сетевого уровня.

Уровень сетевого интерфейса

Уровень сетевого интерфейса — это уровень четырехуровневой модели TCP/IP. Этот уровень также называется уровнем доступа к сети. Это поможет вам определить детали того, как данные должны быть отправлены с использованием сети.

Он также включает в себя то, как биты должны оптически сигнализироваться аппаратными устройствами, которые напрямую взаимодействуют с сетевой средой, такими как коаксиальные, оптические, коаксиальные, оптоволоконные кабели или кабели с витой парой.

Сетевой уровень представляет собой комбинацию линии передачи данных и определяется в статье эталонной модели OSI. Этот уровень определяет, как данные должны физически передаваться по сети. Этот уровень отвечает за передачу данных между двумя устройствами в одной сети.

Различия между моделями OSI и TCP/IP

Вот некоторые важные различия между моделями OSI и TCP/IP:

Модель OSI	Модель TCP/IP
Разработан ISO (Международная организация по стандартизации)	Он разработан ARPANET (сеть агентств перспективных исследовательских проектов).
Модель OSI обеспечивает четкое различие между интерфейсами, службами и протоколами.	TCP/IP не имеет четких различий между службами, интерфейсами и протоколами.
OSI означает взаимодействие открытых систем.	TCP относится к протоколу управления передачей.
OSI использует сетевой уровень для определения стандартов и протоколов маршрутизации.	TCP/IP использует только уровень Интернета.
OSI использует вертикальный подход.	TCP/IP придерживается горизонтального подхода.
Модель OSI использует два отдельных уровня: физический и канал передачи данных, чтобы определить функциональность нижних уровней.	TCP/IP использует только один уровень (канал).
Уровни OSI имеют семь уровней.	TCP/IP имеет четыре уровня.
Модель OSI, транспортный уровень ориентирован только на соединение.	Уровень модели TCP/IP ориентирован как на установление соединения, так и на отсутствие соединения.
В модели OSI уровень канала передачи данных и физический уровень являются отдельными уровнями.	В протоколе TCP физический канал и канал передачи данных объединены в единый уровень «хост-сеть».
Уровни сеанса и представления не являются частью модели TCP.	В модели TCP нет уровня сеанса и уровня представления.
Определяется после появления Интернета.	Определялся до появления интернета.
Минимальный размер заголовка OSI — 5 байт.	Минимальный размер заголовка — 20 байт.

Наиболее распространенные протоколы TCP/IP

Некоторые широко используемые наиболее распространенные протоколы TCP/IP: принимающая сторона.

IP:

Адрес Интернет-протокола, также известный как IP-адрес, представляет собой числовую метку. Он назначается каждому устройству, подключенному к компьютерной сети, которая использует IP-адрес для связи. Его функция маршрутизации обеспечивает межсетевое взаимодействие и, по сути, устанавливает Интернет. Комбинация IP с TCP позволяет установить виртуальное соединение между пунктом назначения и источником.

HTTP:

Протокол передачи гипертекста является основой Всемирной паутины. Он используется для передачи веб-страниц и других подобных ресурсов с HTTP-сервера или веб-сервера на веб-клиент или HTTP-клиент. Всякий раз, когда вы используете веб-браузер, такой как Google Chrome или Firefox, вы используете веб-клиент. Это помогает HTTP передавать веб-страницы, которые вы запрашиваете с удаленных серверов.

SMTP:

SMTP означает простой протокол передачи почты. Этот протокол поддерживает электронную почту и известен как простой протокол передачи почты. Этот протокол помогает вам отправлять данные на другой адрес электронной почты.

SNMP:

SNMP означает простой протокол управления сетью. Это структура, которая используется для управления устройствами в Интернете с использованием протокола TCP/IP.

DNS:

DNS означает систему доменных имен. IP-адрес, который используется для уникальной идентификации подключения хоста к Интернету. Однако пользователи предпочитают использовать имена вместо адресов для этого DNS.

TELNET:

TELNET расшифровывается как терминальная сеть. Он устанавливает соединение между локальным и удаленным компьютером. Он установил соединение таким образом, что вы можете имитировать вашу локальную систему в удаленной системе.

FTP:

FTP означает протокол передачи файлов. Это наиболее часто используемый стандартный протокол для передачи файлов с одной машины на другую.

Преимущества модели TCP/IP

Вот преимущества и преимущества использования модели TCP/IP:

• Помогает установить/настроить соединение между компьютерами разных типов.
• Работает независимо от операционной системы.
• Поддерживает множество протоколов маршрутизации.
• Обеспечивает межсетевое взаимодействие между организациями.

Модель

• TCP/IP имеет хорошо масштабируемую архитектуру клиент-сервер.
• Может работать независимо.
• Поддерживает ряд протоколов маршрутизации.
• Может использоваться для установления соединения между двумя компьютерами.

Недостатки модели TCP/IP

Вот несколько недостатков модели TCP/IP:

• TCP/IP — сложная модель для настройки и управления.
• Неглубокие/накладные расходы TCP/IP выше, чем у IPX (межсетевой пакетный обмен).
• В этой модели транспортный уровень не гарантирует доставку пакетов.
• Заменить протокол в TCP/IP непросто.
• Нет четкого разделения со своими службами, интерфейсами и протоколами.

Сводка:

• Полная форма модели TCP/IP, объясняемая как протокол управления передачей/протокол Интернета.
• TCP поддерживает гибкую архитектуру
• Прикладной уровень взаимодействует с прикладной программой, которая является высшим уровнем модели OSI.
• Интернет-уровень — это второй уровень модели TCP/IP. Он также известен как сетевой уровень.
• Транспортный уровень строится на сетевом уровне для обеспечения передачи данных от процесса на компьютере исходной системы к процессу в системе назначения.
• Уровень сетевого интерфейса — это уровень четырехуровневой модели TCP/IP. Этот уровень также называется уровнем доступа к сети.

Модель

• OSI разработана ISO (Международная организация по стандартизации), тогда как модель TCP/IP разработана ARPANET (сеть агентств перспективных исследовательских проектов).
• Адрес Интернет-протокола, также известный как IP-адрес, представляет собой числовую метку.
• HTTP — это основа Всемирной паутины.
• SMTP расшифровывается как простой протокол передачи почты, который поддерживает электронную почту и известен как простая передача почты

.

• SNMP означает простой протокол управления сетью.
• DNS означает систему доменных имен.
• TELNET расшифровывается как терминальная сеть. Он устанавливает соединение между локальным и удаленным компьютером
• FTP означает протокол передачи файлов. Это наиболее часто используемый стандартный протокол для передачи файлов с одной машины на другую.
• Самым большим преимуществом модели TCP/IP является то, что она помогает вам установить/настроить соединение между различными типами компьютеров.
• TCP/IP — сложная модель для настройки и управления.
• Какие существуют типы уровней TCP/IP?
  Существует четыре типа уровней TCP/IP.
  1. Прикладной уровень
  2. Транспортный уровень
  3. Интернет-уровень
  4. Сетевой интерфейс

networking — модель TCP/IP имеет 4 или 5 уровней?

спросил
9 лет, 9 месяцев назад

Изменено
5 месяцев назад

Просмотрено
51к раз

На некоторых сайтах указано, что модель TCP/IP имеет 4 уровня; доступ к сети, Интернет, транспорт и приложения.
Но в других источниках показано, что модель имеет 5 уровней (вместо доступа к сети используются физический и канальный).

Что такое стандарт на самом деле?

• сеть
• TCPIP

7

Кажется, здесь стечение обстоятельств привело к некоторой путанице. Чтобы всем было понятно, модель TCP/IP имеет несколько иной набор уровней по сравнению с моделью OSI.

Чтобы было ясно, три верхних уровня модели OSI, а именно: приложение, представление и сеанс, по сути свернуты в прикладной уровень в TCP/IP. Кроме того, два нижних уровня — физический и канальный — объединены в уровень доступа к сети для TCP/IP.

Следовательно, в модели TCP/IP 4 уровня. В частности, это уровень доступа к сети, уровень Интернета, транспортный уровень и уровень приложений.

Вы можете найти некоторую (трудно читаемую) техническую информацию в RFC 1122, а также некоторую более качественную образовательную информацию, предоставленную Университетом Питтсбурга.

Не уверен, что это поможет, но.

Первоначальная модель сети TCP/IP начиналась с 4-х уровней

4. Приложение

5. Транспорт

6. Интернет

7. Канальный уровень

Вторая версия TCP/IP стала 5-уровневой: изменено имя Интернет-уровня на Сетевой уровень и разделён канальный уровень на 2 уровня

5. Приложение

6. Транспорт

7. Сеть

8. Канал передачи данных

9. Физический

Ссылки

Дау, И. (без даты). Почему мы должны понимать модели TCP/IP и OSI? Получено из концентратора CCNA: http://www.ccnahub.com/ip-fundamentals/understanding-tcp-ip-and-osi-models/

3

Я полагаю, что вы объединяете стек DOD\DARPA для IP с моделью OSI.

См. здесь, как слои каждой модели сопоставляются друг с другом.

http://netcert.tripod. com/ccna/internetworking/dod.html

Имейте в виду, что некоторые аспекты моделирования протокола являются чисто концептуальными и не обязательно имитируют аналоговую реальность. Например, в современных сетях OSI L1 и L2 реализованы в схеме сетевой карты и в коде ее драйвера, но нет хорошего способа сказать, где заканчивается один и начинается другой. В конце концов, задачу отправки по сети кадра, совместимого со средой, нельзя отделить от задачи построения кадра 802.3 со всеми правильными структурами данных.

Слои не обязательно должны быть конкретными (особенно если смотреть с точки зрения приложения), поэтому «правильного» ответа может и не быть. Протокол может иметь столько уровней, сколько вы решите разделить, независимо от архитектуры кода и схемы.

Модели часто представляют собой то, как вы думаете о проблеме, и в этом случае обе модели применимы для разных аналитических целей.

1

Можно утверждать, что есть 4 уровня, даже в 5-уровневой модели, так как кажется, что в 5-уровневой модели они просто разбивают канальный уровень на 2 уровня: аппаратный и канальный.

Модель TCP/IP (четырехуровневая модель), о которой идет речь, — это RFC 1122, который согласуется с Cisco Academy: важный игрок здесь

Вот изображение различных многоуровневых моделей, я не могу вставь еще.

ссылка: Набор интернет-протоколов — Википедия

Меня учили, что они 4 в TCP/IP, отображаемые следующим образом на уровни «iso/osi», пример протоколов в квадратных скобках:

 ISO/OSI TCP/IP (расширенный) Название блока данных (ISO-OSI)
Приложение -> Приложение [telnet] => Пакет (APDU)
Презентация -> Приложение => Пакет (PPDU)
Сеанс -> Приложение (Безопасность) [TLS] => Пакет (SPDU)
Транспорт -> Транспорт [TCP/UDP] => Сегмент (TPDU)
---------- Над этой строкой сообщение идет от конца до конца -------------
Сеть -> Сеть [IP] => Дейтаграмма (пакет)
DataLink -> Host To Network => Фрейм (Frame)
Физический -> Хост в сеть (бит)
 

Отвечая на ваш вопрос, модель TCP/IP имеет 5 уровней: прикладной, транспортный, сетевой и хост-сеть. Но я бы добавил 6-й уровень, так как сейчас все более и более распространена безопасность TLS, потому что он имеет свои собственные идентификаторы и является уровнем между TCP и приложением.

Я могу вспомнить это, найдя «идентификаторы» для каждого блока данных относительно более часто используемых соединений:

 Приложение имеет идентификатор, определенный приложением
(TLS имеет [неявный] порядковый номер сообщения)
 TCP имеет порядковый номер сегмента
 Сеть имеет IP-адрес
 h3N имеет MAC-адрес
 

Это делает, на мой взгляд, HTTPS примером уровня «сеанса» (я бы назвал его уровнем «безопасности», потому что там можно объединить большинство операций безопасности), потому что каждое соединение TLS имеет свои собственные идентификаторы и инкапсулируется в TCP-сегменты.

Зарегистрируйтесь или войдите в систему

Зарегистрируйтесь с помощью Google

Зарегистрироваться через Facebook

Зарегистрируйтесь, используя адрес электронной почты и пароль

Опубликовать как гость

Электронная почта

Обязательно, но не отображается

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но не отображается

Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания и подтверждаете, что прочитали и поняли нашу политику конфиденциальности и кодекс поведения.