11. Стек tcp/ip. Обзор протоколов: tcp, udp, icmp, arp.

Уровень OSI	Примеры протоколов TCP/IP	Уровень TCP/IP
Прикладной Представительный	FTP, telnet, SMTP, POP3, HTTP, HTTPS.	I. Прикладной
Сеансовый Транспортный	TCP, UDP.	II. Транспортный
Сетевой	IP, ICMP, RIP, OSPF, ARP	III. Сетевой
Канальный Физический	Не регламентировано	IV. Не регламентировано, но поддерживаются все популярные стандарты

Стек TCP/IP наиболее популярный и быстро развивающийся. Один из самых старых. Первое упоминание 1974 г.

Особенности:

• ориентирован на взаимодействие разнородных сетей.

• был разработан изначально для очень популярной среды UNIX.

• разработан до появления модели OSI, поэтому не в полной мере соответствует эталонной модели.

Уровень I – прикладной уровень. За долгие годы использования в сетях различных стран и организаций стек TCP/IP накопил большое количество протоколов и сервисов прикладного уровня. К ним относятся такие широко используемые протоколы, как протокол копирования файлов FTP, протокол эмуляции терминала telnet, почтовый протокол SMTP, используемый в электронной почте сети Internet, гипертекстовые сервисы доступа к удаленной информации, такие как WWW и многие другие.

Уровень II – транспортный уровень. Протоколы транспортного уровня могут решать проблему негарантированной доставки сообщений («дошло ли сообщение до адресата?»), а также гарантировать правильную последовательность прихода данных. На этом уровне функционируют протокол управления передачей TCP (Transmission Control Protocol) и протокол дейтаграмм пользователя UDP (User Datagram Protocol).

Уровень III – сетевой уровень. Это уровень межсетевого взаимодействия, который занимается передачей пакетов с использованием различных транспортных технологий локальных сетей, территориальных сетей, линий специальной связи и т. п.

Сетевой уровень изначально разработан для передачи данных из одной подсети в другую. Примерами такого протокола является X.25 и IPC в сети ARPANET.

С развитием концепции глобальной сети в уровень были внесены дополнительные возможности по передаче из любой сети в любую сеть, независимо от протоколов нижнего уровня, а также возможность запрашивать данные от удалённой стороны, например в протоколе ICMP (используется для передачи диагностической информации IP-соединения) и IGMP (используется для управления multicast-потоками).

Самый нижний (уровень IV) соответствует физическому и канальному уровням модели OSI. Этот уровень в протоколах TCP/IP не регламентируется, но поддерживает все популярные стандарты физического и канального уровня: для локальных сетей это Ethernet, Token Ring, FDDI, Fast Ethernet, 100VG-AnyLAN, для глобальных сетей - протоколы соединений "точка-точка" SLIP и PPP, протоколы территориальных сетей с коммутацией пакетов X.25, frame relay.

TCP – отвечает за надёжную доставку сетевых пакетов (с установлением сеанса).

TCP — это транспортный механизм, предоставляющий поток данных, с предварительной установкой соединения, за счёт этого дающий уверенность в достоверности получаемых данных, осуществляет повторный запрос данных в случае потери данных и устраняет дублирование при получении двух копий одного пакета. В отличие от UDP гарантирует целостность передаваемых данных и уведомление отправителя о результатах передачи.

UDP – протокол отвечающий за отправку дейтаграмм (без установления сеанса).

В отличие от TCP, UDP не подтверждает доставку данных, не заботится о корректном порядке доставки и не делает повторов. Зато отсутствие соединения, дополнительного трафика и возможность широковещательных рассылок делают его удобным для применений, где малы потери, в массовых рассылках локальной подсети, в медиапротоколах и т.п.

Недостаточная надёжность протокола может выражаться как в потере отдельных пакетов, так и в их дублировании. UDP используется при передаче потокового видео, игр реального времени, а также некоторых других типов данных, где допускается потеря пакетов.

ICMP – протокол межсетевых управляющих сообщений. Предназначен для организации канальной связи с узлами. В основном ICMP используется для передачи сообщений об ошибках и других исключительных ситуациях, возникших при передаче данных, например, запрашиваемая услуга недоступна, или хост, или маршрутизатор не отвечают. Также на ICMP возлагаются некоторые сервисные функции.

ICMP предназначен для обмена информацией об ошибках между маршрутизаторами сети и узлом - источником пакета. С помощью специальных пакетов ICMP сообщается о невозможности доставки пакета, о превышении времени жизни или продолжительности сборки пакета из фрагментов, об аномальных величинах параметров, об изменении маршрута пересылки и типа обслуживания, о состоянии системы и т.п.

ARP – протокол определения адреса. Используется в компьютерных сетях, предназначен для определения адреса канального уровня по известному адресу сетевого уровня, т.е. для отображения IP-адресов в MAC-адреса Наибольшее распространение этот протокол получил благодаря повсеместности сетей IP, построенных поверх Ethernet, поскольку практически в 100 % случаев при таком сочетании используется ARP. Отображение выполняется только для отправляемых IP-пакетов, так как только в момент отправки создаются заголовки IP и MAC.