Что такое TCP/IP и зачем они нужны

В одной из предыдущих статей мы выяснили, что такое как таковой протокол в ИТ и зачем он нужен. Кратко так: 

• Компьютеры могут общаться между собой.
• Для этого им нужно договориться о языке общения — это и есть протокол.
• Протоколы бывают физическими — какие вольты, амперы, радиочастоты и модуляции использовать оборудованию.
• Протоколы бывают логическими — как понимать сигналы, закодированные в этих вольтах и модуляциях.
• Существует целый стек протоколов — как многослойный пирог. В фундаменте там вольты и амперы, потом основы языка, потом сложные конструкции языка и на самой верхушке — как должны общаться приложения. Этот стек (или модель) называют OSI — Open Systems Interconnection Model.

Сегодня поговорим о протоколах TCP/IP — именно они отвечают за работу всего интернета и позволяют нам отправлять запросы на сервер в другой стране и получать в ответ гифки, музыку и всё остальное.

Коротко: что такое и зачем нужны TCP/IP

1. TCP/IP — это названия протоколов, которые лежат в основе интернета. Благодаря им компьютеры обмениваются данными, не мешая друг другу.
2. Оба протокола отвечают за передачу данных, но IP просто отправляет их в сеть, а TCP ещё следит за тем, чтобы эти данные попали по нужному адресу.
3. В TCP встроено подтверждение получения, поэтому при хорошей связи данные точно дойдут до получателя.

Что такое TCP/IP

TCP/IP — общее стандартное название двух протоколов, TCP и IP. Они стоят рядом потому, что протокол TCP работает поверх IP, а вместе эти протоколы образуют универсальный стек протоколов передачи данных.

TCP — это протокол управления передачей (Transmission Control Protocol). Его задача — управлять отправкой данных и следить за тем, чтобы они были гарантированно приняты получателем. Именно гарантия получения данных и сделала этот протокол таким востребованным. Про гарантированную доставку расскажем чуть позже.

IP — протокол, который отвечает за адресацию: чтобы нужные данные долетели до нужного компьютера. Его основная задача — логически соединить компьютеры между собой, чтобы можно было отправлять данные от одного к другому. Для этого он выделяет IP-адреса, строит маршруты доставки пакетов, а главное — умеет организовать передачу данных с помощью пакетов. 

Как устроен интернет: адреса

Получается так: 

• IP-протокол знает, ЧТО нужно сделать, чтобы доставить данные от одного компьютера к другому; 
• а TCP-протокол знает, КАК это сделать и при этом убедиться, что получатель точно получил все свои пакеты.

Кто за что отвечает в связке TCP/IP

Пакетная передача данных

Когда один компьютер хочет передать что-то другому, то он не отправляет байт за байтом по очереди. Вместо этого он отправляет данные мелкими порциями, а получатель собирает из них исходные данные. Этим как раз занимаются протоколы — разбивают всё на части и склеивает заново, потому что каждый пакет пронумерован.

Пакет может быть размером от 1 до 64 килобайт, но в нём всегда есть несколько обязательных полей — по ним протокол понимает, кому какие данные нужно передать.

Протокол IP разбивает исходные данные на пронумерованные пакетыВ каждом пакете: адреса отправителя и получателя, служебная информация, номер пакета и сами данные. Так получатель сможет собрать исходные данные и ответить, что они дошли без потерь

Гарантированная доставка пакетов

Протокол TCP следит за тем, пришли к получателю отправленные данные или нет и нужно ли их отправить заново. Для этого в нём есть механизм подтверждения: после очередной порции данных получатель отправляет сигнал, что данные получены, а отправитель дожидается этого сигнала.

Если сигнала подтверждения нет, то протокол отправляет этот же пакет данных ещё раз — мало ли что. Если подтверждения нет несколько раз подряд, то протокол выдаёт сообщение об ошибке и закрывает соединение.

Тут всё прошло удачно: получатель подтвердил доставку пакетовТут получатель не принимает пакеты. Хорошо, что отправитель это вовремя понял

Но если подтверждать получение каждого пакета, то на это будет уходить очень много времени: при скорости сети в 100 мегабит в секунду реальная скорость передачи данных будет около 50 килобит в секунду. А всё потому, что отправитель не будет передавать новые данные, пока не получит подтверждение по предыдущему пакету. В итоге почти всё время сеть будет занята не передачей данных, а подтверждениями и подтверждениями подтверждений. 

Чтобы не было таких задержек, в протоколе предусмотрели кумулятивное и выборочное подтверждение:

• В кумулятивном получатель подтверждает приём последнего пакета и всех предыдущих.
• В выборочном — подтверждает диапазон пакетов, которые он получил. Если какого-то пакета нет в подтверждении, отправитель посылает его заново. Это одна из оптимизаций работы протокола, и в TCP таких оптимизаций много — благодаря им у нас шустрый интернет с быстрыми подтверждениями.

По умолчанию используется кумулятивное подтверждение, например, каждых 100 пакетов:

Пример кумулятивного подтверждения отправки 100 пакетов

И что с того?

Связка протоколов TCP/IP делает так, чтобы мы могли отправить данные куда-то в интернет и они точно дошли. Всё это происходит быстро, незаметно для нас, где-то в глубинах наших компьютеров и телефонов. 

При этом связка TCP/IP — не единственная, которая бывает. Например, есть ещё UDP/IP, которая чаще используется в онлайн-играх и видеосозвонах — там нет подтверждения получения пакетов, просто данные льются без конца. 

Если вы не инженер или не разработчик сетевых систем, вам не нужно в этом разбираться — вы просто пользуетесь этим каждый день. Но зато теперь вы знаете, как это работает. 

Текст:

Михаил Полянин

Редактор:

Максим Ильяхов

Художник:

Алексей Сухов

Корректор:

Ирина Михеева

Вёрстка:

Кирилл Климентьев

Соцсети:

Виталий Вебер

Что такое модель TCP/IP протокола управления передачей данных?

Протокол управления передачей (TCP) — это стандарт связи, который позволяет прикладным программам и вычислительным устройствам обмениваться сообщениями по сети. Он предназначен для отправки пакетов по интернету и обеспечения успешной доставки данных и сообщений по сетям.

TCP является одним из основных стандартов, определяющих правила Интернета, и включен в стандарты, определенные Инженерным советом Интернета (IETF). Это один из наиболее часто используемых протоколов в рамках цифровой сетевой связи, который обеспечивает сквозную доставку данных.

TCP организует данные таким образом, чтобы они могли передаваться между сервером и клиентом. Это гарантирует целостность данных, передаваемых по сети. Перед передачей данных TCP устанавливает соединение между источником и его пунктом назначения, что обеспечивает его функционирование до начала обмена данными. Затем он разбивает большие объемы данных на пакеты меньшего размера, обеспечивая целостность данных на протяжении всего процесса.

В результате TCP используется для передачи данных из высокоуровневых протоколов, которые требуют получения всех данных. К таким протоколам относятся протокол передачи файлов (FTP), «безопасная оболочка» (SSH) и Telnet. Он также используется для отправки и получения электронной почты через протокол для доступа к электронной почте (IMAP), протокол почтового отделения (POP) и простой протокол передачи почты (SMTP), а также для доступа к интернету через протокол передачи гипертекста (HTTP).

Альтернативой TCP является протокол пользовательских датаграмм (UDP), который используется для установления соединений с низкой задержкой между приложениями и ускорения передачи. TCP может быть дорогостоящим сетевым инструментом, так как он включает в себя отсутствующие или поврежденные пакеты и защищает доставку данных с помощью таких средств управления, как подтверждения, запуск соединения и управление потоком. 

UDP не обеспечивает ошибочное соединение или последовательность пакетов, а также не сигнализирует о месте назначения до передачи данных, что делает его менее надежным, но и менее дорогим. Таким образом, он является хорошим вариантом для ситуаций, когда время важно, таких как поиск системы доменных имен (DNS), IP-телефония и потоковые мультимедиа.

Интернет-протокол (IP) — это метод передачи данных с одного устройства на другое по интернету. Каждое устройство имеет определяющий его уникальный IP-адрес, который позволяет обмениваться данными с другими устройствами, подключенными к интернету.

IP-адрес отвечает за определение того, как приложения и устройства обмениваются пакетами данных друг с другом. Это основной протокол связи, отвечающий за форматы и правила обмена данными и сообщениями между компьютерами в одной или нескольких сетях, подключенных к интернету. Это достигается с помощью пакета протоколов интернета (TCP/IP), группы протоколов связи, разделенных на четыре уровня абстракции.

IP является основным протоколом на уровне интернета TCP/IP. Его основной целью является доставка пакетов данных между исходным приложением или устройством и пунктом назначения с использованием методов и структур, которые размещают теги, такие как адресная информация, в пакетах данных.

TCP и IP являются отдельными протоколами, которые работают вместе, чтобы обеспечить доставку данных в предполагаемое место назначения в сети. IP получает и определяет адрес (IP-адрес) приложения или устройства, на которое должны быть отправлены данные. TCP также несет ответственность за передачу данных и обеспечение их доставки на определенное IP-устройство или целевое приложение.  

Другими словами, IP-адрес совпадает с номером телефона, назначенным смартфону. TCP — это компьютерная сетевая версия технологии, активирующая звонок смартфона и позволяющая пользователю разговаривать со звонящим. Два протокола часто используются вместе и полагаются друг на друга, чтобы данные имели место назначения и безопасно достигали его, поэтому этот процесс зачастую называют TCP/IP.

Модель TCP/IP была разработана Министерством обороны США для обеспечения точной и правильной передачи данных между устройствами. Она разбивает сообщения на пакеты, чтобы избежать необходимости повторной отправки всего сообщения в случае возникновения проблемы при передачи. Пакеты повторно собираются после того, как они достигают места назначения. Каждый пакет может принимать разные маршруты между источником и компьютером назначения, в зависимости от того, перегружен или недоступен исходный маршрут.

TCP/IP разделяет задачи связи на уровни, которые поддерживают стандартизацию процесса, без необходимости самостоятельного управления оборудованием и программным обеспечением. Пакеты данных должны проходить через четыре слоя перед их получением целевым устройством, затем TCP/IP проходит через слои в обратном порядке, чтобы вернуть сообщение в исходный формат. 

В качестве протокола, ориентированного на подключение, TCP устанавливает и поддерживает соединение между приложениями или устройствами, пока они не завершат обмен данными. Он определяет, как исходное сообщение должно быть разбито на пакеты и номера, повторно собирает пакеты и отправляет их на другие устройства в сети, такие как маршрутизаторы, шлюзы безопасности и коммутаторы, а затем на их место назначения. TCP также отправляет и получает пакеты с сетевого уровня, обрабатывает передачу любых потерянных пакетов, управляет потоком и обеспечивает доставку всех пакетов в пункт назначения.

Хорошим примером того, как это работает на практике, является отправка электронного письма с помощью SMTP с сервера электронной почты. Уровень TCP сервера разделяет сообщение на пакеты, нумерует их и пересылает на уровень IP, который затем передает каждый пакет на целевой сервер электронной почты. Когда пакеты поступают, они передаются на уровень TCP для повторной сборки в исходный формат сообщения и передаются на сервер электронной почты, который доставляет сообщение на почтовый ящик пользователя.

TCP/IP использует трехстороннее квитирование для установления соединения между устройством и сервером, что обеспечивает одновременную передачу нескольких соединений сокетов TCP в обоих направлениях. Устройство и сервер должны синхронизировать и подтверждать пакеты до начала обмена данными, после чего они могут вести переговоры, разделять и передавать соединения сокетов TCP.

Модель TCP/IP определяет, как устройства должны передавать данные между ними, и обеспечивает связь через сети и большие расстояния. Модель представляет, как данные обмениваются и упорядочиваются по сетям. Она разделена на четыре уровня, которые устанавливают стандарты обмена данными и представляют, как данные обрабатываются и упаковываются при доставке между приложениями, устройствами и серверами.

Четыре слоя модели TCP/IP:

1. Уровень канала передачи данных: определяет способ передачи данных, обрабатывает физическое действие отправки и получения данных и отвечает за передачу данных между приложениями или устройствами в сети. Он включает в себя определение того, как данные должны передаваться аппаратными средствами и другими передающими устройствами в сети, такими как драйвер устройства компьютера, кабель Ethernet, сетевая интерфейсная карта (NIC) или беспроводная сеть. Он также называется канальным уровнем, уровнем доступа к сети, уровнем сетевого интерфейса или физическим уровнем и представляет собой сочетание физических уровней и уровней каналов передачи данных сетевой модели OSI, которая стандартизирует коммуникационные функции в вычислительных и телекоммуникационных системах.
2. Интернет-уровень: отвечает за отправку пакетов из сети и управление их движением по сети, чтобы обеспечить их доставку в пункт назначения. Он предоставляет функции и процедуры для передачи последовательностей данных между приложениями и устройствами по сетям.
3. Транспортный уровень: отвечает за обеспечение надежного соединения данных между исходным приложением или устройством и его предполагаемым назначением. Это уровень, на котором данные делятся на пакеты и нумеруются для создания последовательности. Транспортный уровень затем определяет, сколько данных должно быть отправлено, куда они должны быть отправлены и с какой скоростью. Он гарантирует отправку пакетов данных без ошибок и последовательно и получает подтверждение того, что целевое устройство получило пакеты данных.
4. Уровень приложения: относится к программам, которые нуждаются в TCP/IP для обеспечения их сообщения. Это уровень, с которым пользователи обычно взаимодействуют: например, системы электронной почты и платформы обмена сообщениями. Он объединяет сессии, презентации и приложения модели OSI.

Пакеты данных, отправленные по TCP/IP, не являются частными. Это означает, что они могут быть видимы или перехвачены. Поэтому крайне важно избегать использования общедоступных сетей Wi-Fi для отправки личных данных и обеспечения шифрования информации. Одним из способов шифрования данных, передаваемых через TCP/IP, является виртуальная частная сеть (VPN).

Для настройки сети может потребоваться TCP/IP-адрес, который, скорее всего, требуется в локальной сети.

Поиск общедоступного IP-адреса — это простой процесс, который можно произвести с помощью различных онлайн-инструментов. Эти инструменты быстро определяют IP-адрес используемого устройства вместе с IP-адресом хоста пользователя, поставщиком интернет-услуг (ISP), удаленным портом и типом используемого браузера, устройства и операционной системы. 

Другой способ обнаружения TCP/IP — это страница администрирования маршрутизатора, на которой отображаются текущий общедоступный IP-адрес пользователя, IP-адрес маршрутизатора, маска подсети и другая информация о сети.

Компания Fortinet позволяет организациям безопасно обмениваться данными и передавать их через модель TCP/IP с помощью решений VPN протокола интернет-безопасности (IPsec)/уровня защищенных сокетов (SSL) FortiGate. Высокопроизводительные масштабируемые крипто-VPN Fortinet защищают организации и их пользователей от продвинутых кибератак, таких как атаки типа «человек посередине» (MITM), а также от угрозы потери данных при передаче на высокой скорости. Это крайне важно для передачи данных через TCP/IP, который не защищает пакеты данных во время их передачи.

Решения VPN Fortinet обеспечивают безопасность коммуникаций организаций через интернет, по нескольким сетям и между конечными точками. Это достигается за счет использования технологий IPsec и SSL, использующих аппаратное ускорение Fortinet FortiASIC для обеспечения высокопроизводительной связи и конфиденциальности данных.

VPN Fortinet маскируют IP-адрес пользователя и создают частное соединение для обмена данными независимо от безопасности используемого интернет-соединения. Они устанавливают безопасные соединения путем шифрования данных, передаваемых между приложениями и устройствами. Это устраняет риск того, что конфиденциальные данные будут переданы третьим лицам во время передачи по TCP/IP, а также скроет историю просмотров, IP-адрес, местоположение, веб-активность и другую информацию об устройстве пользователя.

Для чего используется TCP?

TCP позволяет передавать данные между приложениями и устройствами в сети. Оно предназначено для разбивки сообщения, например сообщения электронной почты, на пакеты данных, чтобы оно было доставлено в пункт назначения как можно быстрее.

Что означает TCP?

TCP — протокол управления передачей, который является стандартом связи для доставки данных и сообщений через сети. TCP — это базовый стандарт, определяющий правила интернета и являющийся общим протоколом, используемым для передачи данных в средствах цифровой сетевой связи.

Что такое TCP и каковы его типы?

TCP — это протокол или стандарт, используемый для обеспечения успешной доставки данных из одного приложения или устройства в другое. TCP является частью протокола управления передачей/протокола интернета (TCP/IP), который является набором протоколов, изначально разработанных Министерством обороны США для поддержки построения интернета. Модель TCP/IP состоит из нескольких типов протоколов, включая протоколы TCP и IP, протокол разрешения адресов (ARP), протокол сообщений управления интернетом (ICMP), протокол разрешения обратных адресов (RARP) и протокол пользовательских данных (UDP).

TCP является наиболее часто используемым из этих протоколов и учетных записей для большинства трафика, используемого в сети TCP/IP. UDP является альтернативой TCP, которая не исправляет ошибок, является менее надежной и имеет меньше расходов, что делает ее идеальной для потоковой передачи.

TCP/IP-адресация и подсети — клиент Windows

• Статья
• 07.02.2022
• 12 минут на чтение

Эта статья предназначена для общего ознакомления с концепциями сетей Интернет-протокола (IP) и подсетей. Глоссарий включен в конце статьи.

Применяется к:   Windows 10 – все выпуски
Исходный номер базы знаний:   164015

Сводка

При настройке протокола TCP/IP на компьютере с Windows для параметров конфигурации TCP/IP требуется:

7 IP-адрес
• Маска подсети
• Шлюз по умолчанию

Для правильной настройки TCP/IP необходимо понимать, как сети TCP/IP адресуются и делятся на сети и подсети.

Успех TCP/IP как сетевого протокола Интернета во многом обусловлен его способностью соединять вместе сети разных размеров и системы разных типов. Эти сети произвольно делятся на три основных класса (наряду с несколькими другими), которые имеют предопределенные размеры. Каждая из них может быть разделена системными администраторами на более мелкие подсети. Маска подсети используется для разделения IP-адреса на две части. Одна часть идентифицирует хост (компьютер), другая часть идентифицирует сеть, к которой он принадлежит. Чтобы лучше понять, как работают IP-адреса и маски подсети, посмотрите на IP-адрес и посмотрите, как он организован.

IP-адреса: Сети и хосты

IP-адрес — это 32-битное число. Он однозначно идентифицирует хост (компьютер или другое устройство, например принтер или маршрутизатор) в сети TCP/IP.

IP-адреса обычно выражаются в десятичном формате с точками, состоящем из четырех чисел, разделенных точками, например 192.168.123.132. Чтобы понять, как маски подсети используются для различения хостов, сетей и подсетей, изучите IP-адрес в двоичной записи.

Например, десятичный IP-адрес с точками 192.168.123.132 — это (в двоичной записи) 32-битное число 110000000101000111101110000100. Это число может быть трудно понять, поэтому разделите его на четыре части по восемь двоичных цифр.

Эти 8-битные секции известны как октеты. Таким образом, IP-адрес примера становится 11000000.10101000.01111011.10000100. Это число имеет немного больше смысла, поэтому в большинстве случаев преобразовывайте двоичный адрес в десятичный формат с точками (192. 168.123.132). Десятичные числа, разделенные точками, представляют собой октеты, преобразованные из двоичного в десятичное представление.

Чтобы глобальная сеть TCP/IP (WAN) работала эффективно как совокупность сетей, маршрутизаторы, которые передают пакеты данных между сетями, не знают точного местоположения хоста, которому предназначен пакет информации. Маршрутизаторы знают только, членом какой сети является хост, и используют информацию, хранящуюся в их таблице маршрутизации, чтобы определить, как доставить пакет в сеть хоста назначения. После того, как пакет доставлен в сеть назначения, пакет доставляется на соответствующий хост.

Чтобы этот процесс работал, IP-адрес состоит из двух частей. Первая часть IP-адреса используется как сетевой адрес, а последняя часть — как адрес хоста. Если вы возьмете пример 192.168.123.132 и разделите его на эти две части, вы получите 192.168.123. Сеть .132 Host или 192.168.123.0 — сетевой адрес. 0.0.0.132 — адрес хоста.

Маска подсети

Второй элемент, необходимый для работы TCP/IP, — это маска подсети. Маска подсети используется протоколом TCP/IP для определения того, находится ли хост в локальной подсети или в удаленной сети.

В TCP/IP части IP-адреса, используемые в качестве адреса сети и хоста, не являются фиксированными. Если у вас нет дополнительной информации, указанные выше адреса сети и хоста определить невозможно. Эта информация предоставляется в другом 32-битном числе, называемом маской подсети. Маска подсети в этом примере — 255.255.255.0. Неясно, что означает это число, если только вы не знаете, что 255 в двоичной системе счисления равно 11111111. Итак, маска подсети 11111111.11111111.11111111.00000000.

При объединении IP-адреса и маски подсети сетевая и узловая части адреса могут быть разделены:

11000000.10101000.011111111.10000100 — IP -адрес (192.168.123.132)
1111111111111111111.00000000 — Маска подсети (255.255.255.0)

Первые 24 -битные (номера в подборе идентифицировали. Последние 8 бит (количество оставшихся нулей в маске подсети) идентифицируются как адрес хоста. Он дает вам следующие адреса:

11000000.10101000.01111011.00000000 — сетевой адрес (192.168.123.0)
00000000.00000000.00000000.10000100 — адрес хоста (000.0103.000.0003.0)0015

Итак, теперь вы знаете, что для этого примера с использованием маски подсети 255.255.255.0 идентификатор сети равен 192.168.123.0, а адрес хоста — 0.0.0.132. Когда пакет приходит в подсеть 192.168.123.0 (из локальной подсети или удаленной сети) и имеет адрес назначения 192.168.123.132, ваш компьютер примет его из сети и обработает.

Почти все десятичные маски подсети преобразуются в двоичные числа, в которых все единицы слева и все нули справа. Некоторые другие распространенные маски подсети:

Internet RFC 1878 (доступен в InterNIC-Public Information UC Registration Services) описывает допустимые подсети и маски подсетей, которые можно использовать в сетях TCP/IP.

Классы сети

Интернет-адреса распределяются InterNIC, организацией, управляющей Интернетом. Эти IP-адреса делятся на классы. Наиболее распространенными из них являются классы A, B и C. Классы D и E существуют, но не используются конечными пользователями. Каждый из классов адресов имеет свою маску подсети по умолчанию. Вы можете определить класс IP-адреса, взглянув на его первый октет. Ниже приведены диапазоны интернет-адресов классов A, B и C, каждый из которых имеет пример адреса:

• Сети класса A используют маску подсети по умолчанию 255.0.0.0 и имеют 0-127 в качестве первого октета. Адрес 10.52.36.11 является адресом класса А. Его первый октет — 10, то есть от 1 до 126 включительно.

• Сети класса B используют маску подсети по умолчанию 255.255.0.0 и имеют 128-191 в качестве первого октета. Адрес 172.16.52.63 является адресом класса B. Его первый октет — 172, то есть от 128 до 191 включительно.

• Сети класса C используют маску подсети по умолчанию 255. 255.255.0 и имеют 192-223 в качестве их первого октета. Адрес 192.168.123.132 является адресом класса C. Его первый октет — 192, то есть от 192 до 223 включительно.

В некоторых сценариях значения маски подсети по умолчанию не соответствуют потребностям организации по одной из следующих причин:

• Физическая топология сети
• Количество сетей (или хостов) не соответствует ограничениям маски подсети по умолчанию.

В следующем разделе объясняется, как можно разделить сети с помощью масок подсети.

Подсети

Сеть класса A, B или C TCP/IP может быть дополнительно разделена или разделена на подсети системным администратором. Это становится необходимым, когда вы согласовываете схему логических адресов Интернета (абстрактный мир IP-адресов и подсетей) с физическими сетями, используемыми в реальном мире.

Системный администратор, которому выделен блок IP-адресов, может управлять сетями, организованными не так, чтобы эти адреса легко помещались. Например, у вас есть глобальная сеть со 150 хостами в трех сетях (в разных городах), которые соединены маршрутизатором TCP/IP. Каждая из этих трех сетей имеет 50 хостов. Вам выделена сеть класса C 192.168.123.0. (Для иллюстрации, этот адрес на самом деле из диапазона, который не выделен в Интернете.) Это означает, что вы можете использовать адреса от 192.168.123.1 до 192.168.123.254 для своих 150 хостов.

В вашем примере нельзя использовать два адреса: 192.168.123.0 и 192.168.123.255, потому что двоичные адреса с частью узла, состоящей из единиц и всех нулей, недействительны. Нулевой адрес недействителен, поскольку он используется для указания сети без указания хоста. Адрес 255 (в двоичном представлении адрес узла из всех единиц) используется для передачи сообщения каждому узлу в сети. Просто помните, что первый и последний адрес в любой сети или подсети не могут быть назначены какому-либо отдельному хосту.

Теперь вы можете назначить IP-адреса 254 хостам. Он отлично работает, если все 150 компьютеров находятся в одной сети. Однако ваши 150 компьютеров находятся в трех отдельных физических сетях. Вместо того чтобы запрашивать дополнительные блоки адресов для каждой сети, вы делите свою сеть на подсети, что позволяет использовать один блок адресов в нескольких физических сетях.

В этом случае вы делите свою сеть на четыре подсети, используя маску подсети, которая увеличивает сетевой адрес и уменьшает возможный диапазон адресов узлов. Другими словами, вы «заимствуете» некоторые биты, используемые для адреса хоста, и используете их для сетевой части адреса. Маска подсети 255.255.255.192 дает вам четыре сети по 62 хоста в каждой. Это работает, потому что в двоичной записи 255.255.255.192 совпадает с 1111111.11111111.1111111.11000000. Первые две цифры последнего октета становятся сетевыми адресами, поэтому вы получаете дополнительные сети 00000000 (0), 01000000 (64), 10000000 (128) и 11000000 (192). (Некоторые администраторы будут использовать только две из подсетей, используя 255.255.255.192 в качестве маски подсети. Для получения дополнительной информации по этой теме см. RFC 1878.) В этих четырех сетях последние шесть двоичных цифр могут использоваться для адресов узлов.

Используя маску подсети 255.255.255.192, ваша сеть 192.168.123.0 становится четырьмя сетями 192.168.123.0, 192.168.123.64, 192.168.123.128 и 192.168.123.192. Эти четыре сети будут иметь действительные адреса хостов:

192.168.123.1-62 192.168.123.65-126 192.168.123.129-190 192.168.123.193-254

Опять же, помните, что двоичные адреса хостов со всеми единицами или всеми нулями недопустимы. , поэтому вы не можете использовать адреса с последним октетом 0, 63, 64, 127, 128, 191, 192 или 255.

Вы можете увидеть, как это работает, взглянув на два адреса хоста: 192.168.123.71 и 192.168.123.133. Если вы использовали маску подсети класса C по умолчанию 255.255.255.0, оба адреса находятся в сети 192.168.123.0. Однако если вы используете маску подсети 255.255.255.192, они находятся в разных сетях; 192.168.123. 71 находится в сети 192.168.123.64, 192.168.123.133 находится в сети 192.168.123.128.

Шлюзы по умолчанию

Если компьютеру TCP/IP необходимо установить связь с хостом в другой сети, он обычно осуществляет связь через устройство, называемое маршрутизатором. В терминах TCP/IP маршрутизатор, указанный на узле, который связывает подсеть узла с другими сетями, называется шлюзом по умолчанию. В этом разделе объясняется, как протокол TCP/IP определяет, следует ли отправлять пакеты на шлюз по умолчанию для достижения другого компьютера или устройства в сети.

Когда хост пытается связаться с другим устройством с помощью TCP/IP, он выполняет процесс сравнения, используя определенную маску подсети и IP-адрес назначения, с маской подсети и собственным IP-адресом. Результат этого сравнения сообщает компьютеру, является ли пункт назначения локальным хостом или удаленным хостом.

Если в результате этого процесса будет определено, что пунктом назначения является локальный узел, компьютер отправит пакет в локальную подсеть. Если в результате сравнения будет определено, что пунктом назначения является удаленный узел, компьютер перенаправит пакет на шлюз по умолчанию, указанный в его свойствах TCP/IP. В этом случае ответственность за пересылку пакета в правильную подсеть лежит на маршрутизаторе.

Устранение неполадок

Сетевые проблемы TCP/IP часто вызваны неправильной настройкой трех основных записей в свойствах TCP/IP компьютера. Понимая, как ошибки в конфигурации TCP/IP влияют на сетевые операции, вы можете решить многие распространенные проблемы TCP/IP.

Неверная маска подсети: если сеть использует маску подсети, отличную от маски по умолчанию для своего класса адресов, а клиент по-прежнему настроен с маской подсети по умолчанию для класса адресов, связь с некоторыми близлежащими сетями невозможна, но не с удаленными. те. Например, если вы создаете четыре подсети (как в примере с подсетями), но используете неправильную маску подсети 255.255.255.0 в конфигурации TCP/IP, хосты не смогут определить, что некоторые компьютеры находятся в разных подсетях. их. В этом случае пакеты, предназначенные для узлов в разных физических сетях, которые являются частью одного и того же адреса класса C, не будут отправляться на шлюз по умолчанию для доставки. Распространенным симптомом этой проблемы является то, что компьютер может взаимодействовать с хостами, находящимися в его локальной сети, и может взаимодействовать со всеми удаленными сетями, кроме тех сетей, которые находятся поблизости и имеют одинаковый адрес класса A, B или C. Чтобы решить эту проблему, просто введите правильную маску подсети в конфигурации TCP/IP для этого хоста.

Неверный IP-адрес: Если вы поместите компьютеры с IP-адресами, которые должны находиться в разных подсетях в локальной сети друг с другом, они не смогут обмениваться данными. Они попытаются отправить пакеты друг другу через маршрутизатор, который не может правильно их переслать. Симптомом этой проблемы является компьютер, который может взаимодействовать с хостами в удаленных сетях, но не может взаимодействовать с некоторыми или всеми компьютерами в своей локальной сети. Чтобы устранить эту проблему, убедитесь, что все компьютеры в одной физической сети имеют IP-адреса в одной и той же IP-подсети. Если у вас закончились IP-адреса в одном сегменте сети, есть решения, которые выходят за рамки этой статьи.

Неправильный шлюз по умолчанию: компьютер, для которого настроен неправильный шлюз по умолчанию, может обмениваться данными с хостами в своем собственном сегменте сети. Но он не сможет связаться с хостами в некоторых или во всех удаленных сетях. Хост может взаимодействовать с некоторыми удаленными сетями, но не с другими, если выполняются следующие условия:

• Одна физическая сеть имеет более одного маршрутизатора.
• В качестве шлюза по умолчанию настроен неправильный маршрутизатор.

Эта проблема распространена, если в организации есть маршрутизатор для внутренней сети TCP/IP и еще один маршрутизатор, подключенный к Интернету.

Ссылки

Два популярных справочника по TCP/IP:

• «TCP/IP Illustrated, Volume 1: The Protocols», Richard Stevens, Addison Wesley, 1994
• «Взаимодействие с TCP/IP, том 1: принципы, протоколы и архитектура», Дуглас Э. Комер, Прентис Холл, 1995 г.

Рекомендуется, чтобы системный администратор, отвечающий за сети TCP/IP, имел хотя бы одну из этих ссылок.

Глоссарий

• Широковещательный адрес — IP-адрес с частью хоста, состоящей из единиц.

• Хост — компьютер или другое устройство в сети TCP/IP.

• Интернет. Глобальная совокупность сетей, соединенных вместе и имеющих общий диапазон IP-адресов.

• InterNIC — Организация, ответственная за администрирование IP-адресов в Интернете.

• IP — сетевой протокол, используемый для отправки сетевых пакетов по сети TCP/IP или через Интернет.

• IP-адрес — уникальный 32-битный адрес хоста в сети TCP/IP или межсетевом соединении.

• Сеть. В этой статье термин сеть используется двумя способами. Один представляет собой группу компьютеров в одном физическом сегменте сети. Другой — это диапазон сетевых IP-адресов, выделенный системным администратором.

• Сетевой адрес — IP-адрес с частью хоста, состоящей из нулей.

• Октет — 8-битное число, 4 из которых составляют 32-битный IP-адрес. Они имеют диапазон от 00000000 до 11111111, что соответствует десятичным значениям от 0 до 255.

• Пакет — единица данных, передаваемая по сети TCP/IP или глобальной сети.

• RFC (запрос комментариев) — документ, используемый для определения стандартов в Интернете.

• Маршрутизатор — устройство, передающее сетевой трафик между различными IP-сетями.

• Маска подсети — 32-битное число, используемое для различения сетевой и хостовой частей IP-адреса.

• Подсеть или подсеть — меньшая сеть, созданная путем разделения большей сети на равные части.

• TCP/IP — в широком смысле набор протоколов, стандартов и утилит, широко используемых в Интернете и крупных сетях.

• Глобальная сеть (WAN) — большая сеть, представляющая собой совокупность более мелких сетей, разделенных маршрутизаторами. Интернет является примером большой глобальной сети.

Что такое модель TCP/IP и как она работает?

Эталонная модель TCP/IP представляет собой многоуровневую модель, разработанную Исследовательским агентством оборонных проектов (ARPA или DARPA) США в рамках исследовательского проекта в 1960. Изначально он разрабатывался для использования только в обороне. Но позже он получил широкое распространение. Основное назначение этой модели — соединение двух удаленных машин для обмена информацией. Эти машины могут работать в разных сетях или иметь разную архитектуру.

В первые дни эталонная модель TCP/IP имела четыре уровня, как описано ниже.

Эти уровни очень похожи на уровни модели OSI. Уровень приложения в модели TCP/IP имеет примерно ту же функциональность, что и три верхних уровня (уровень приложения, уровень представления и сеанс) модели OSI. Кроме того, уровень Интернета действует как сетевой уровень, а уровень доступа к сети действует как два нижних уровня (физический уровень и уровень канала передачи данных) модели OSI. Сетевая модель TCP/IP названа в честь двух основных протоколов (TCP и IP) и широко используется в современной архитектуре Интернета. Но в настоящее время мы обычно используем пятиуровневую модель TCP/IP, как показано ниже.

На приведенной выше диаграмме физический уровень и уровень канала передачи данных действуют как уровень доступа к сети ранее использовавшейся модели TCP/IP. Эта модель TCP/IP используется в настоящее время. Итак, в этом блоге мы узнаем о пятиуровневой эталонной модели TCP/IP. Мы также увидим ключевые особенности этой модели и функциональные возможности ее пяти слоев.

Ключевые характеристики модели TCP/IP следующие:

1. Поддерживает гибкую архитектуру: Мы можем соединить два устройства с совершенно разной архитектурой, используя модель TCP/IP.
2. Проверка конечного узла: Можно проверить конечные узлы (источник и получатель) и установить соединение для безопасной и успешной передачи данных.
3. Динамическая маршрутизация: Модель TCP/IP упрощает динамическую маршрутизацию пакетов данных по кратчайшему и безопасному пути. Благодаря динамической маршрутизации путь, по которому проходит пакет данных, нельзя предсказать, что повышает безопасность данных.

Существуют также некоторые недостатки использования модели TCP/IP, а именно:

1. Заменить протокол непросто.
2. Роли и функциональные возможности каждого уровня не документированы и не указаны должным образом, как это описано в модели OSI.

Following are the five layers of the TCP/IP model:

1. Physical Layer
2. Data-Link Layer
3. Internet Layer
4. Transport Layer
5. Application Layer

Теперь мы подробно узнаем о функциях этих слоев один за другим.

1. Физический уровень

Физический уровень — это самый нижний уровень модели TCP/IP. Он работает с данными в виде битов. Этот уровень в основном обрабатывает связь между хостами в сети. Он определяет среду передачи и режим связи между двумя устройствами. Среда может быть проводной или беспроводной, а режим может быть симплексным, полудуплексным или полнодуплексным.

Он также определяет конфигурацию линии (двухточечная или многопортовая), скорость передачи данных (количество битов, отправляемых каждую секунду) и топологию сети. На этом уровне нет конкретных протоколов. Функциональность физического уровня варьируется от сети к сети.

2. Канальный уровень

Канальный уровень — это второй уровень TCP/IP. Он имеет дело с данными в виде фреймов данных. Он в основном выполняет кадрирование данных, в котором он добавляет некоторую информацию заголовка к пакетам данных для успешной доставки пакетов данных в правильные места назначения. Для этого он выполняет физическую адресацию пакетов данных, добавляя к ним адрес источника и адрес назначения.

Канальный уровень упрощает доставку кадров в пределах одной сети. Это также облегчает поток и контроль ошибок кадров данных. Поток данных можно контролировать с помощью скорости передачи данных. Кроме того, ошибки в передаче данных и ошибочные кадры данных могут быть обнаружены и повторно переданы с использованием битов контрольной суммы в информации заголовка.

3. Интернет-уровень

Интернет-уровень модели TCP/IP приблизительно аналогичен сетевому уровню модели OSI. Он имеет дело с данными в форме дейтаграмм или пакетов данных. Этот уровень в основном выполняет логическую адресацию пакетов данных, добавляя к нему IP-адрес (интернет-протокол). IP-адресация может быть выполнена с использованием Интернет-протокола версии 4 (IPv4) или Интернет-протокола версии 6 (IPv6).

Интернет-уровень также выполняет маршрутизацию пакетов данных с использованием IP-адресов. Пакеты данных могут быть отправлены из одной сети в другую с помощью маршрутизаторов этого уровня. Этот уровень также выполняет упорядочение пакетов данных на стороне получателя. Другими словами, он определяет различные протоколы для логической передачи данных в той же или другой сети. На уровне Интернета используются следующие протоколы: IP (Интернет-протокол), ICMP (Интернет-протокол управляющих сообщений), IGMP (Интернет-протокол управления группами), ARP (Протокол разрешения адресов), RARP (Протокол обратного разрешения адресов) и т. д.

4. Транспортный уровень

Транспортный уровень — это четвертый уровень модели TCP/IP. Он имеет дело с данными в виде сегментов данных. Он в основном выполняет сегментацию данных, полученных от верхних слоев. Он отвечает за транспортировку данных и настройку связи между прикладным уровнем и нижними уровнями. Этот уровень облегчает сквозную связь и безошибочную доставку данных. Это также облегчает управление потоком путем указания скорости передачи данных. Транспортный уровень используется для связи между процессами с помощью номера порта источника и получателя.

Транспортный уровень облегчает управление перегрузкой, используя следующие протоколы:

1. TCP: TCP означает протокол управления передачей. Это протокол, ориентированный на соединение. Он выполняет секвенирование и сегментацию данных. Он также выполняет контроль потока и ошибок при передаче данных. В TCP есть функция подтверждения для полученных данных. Это медленный, но надежный протокол. Это подходит для важных и не в реальном времени элементов данных.
2. UDP: UDP расшифровывается как User Datagram Protocol. Это протокол без установления соединения. Он не выполняет контроль потока и ошибок при передаче данных. В UDP нет функции подтверждения для полученных данных. Это быстрый, но ненадежный протокол. Он подходит для элементов данных в реальном времени.

5. Прикладной уровень

Прикладной уровень в модели TCP/IP эквивалентен трем верхним уровням (прикладной, физический и сеансовый уровни) модели OSI. Он имеет дело с передачей всего сообщения данных.

This entry was posted in Популярное