Основы сетей
- Какие существуют уровни модели OSI?
- Что такое TCP/IP?
- Что такое UDP?
- Чем отличаются TCP и UDP?
- Что такое протокол передачи данных? Какие протоколы вы знаете?
Какие существуют уровни модели OSI?
| # | Уровень (layer) | Тип данных (PDU) | Функции | Примеры |
|---|---|---|---|---|
| 7 | Прикладной (application) | - | Доступ к сетевым службам | HTTP, FTP |
| 6 | Представительский (представления) (presentation) | - | Представление и шифрование данных | ASCII, JPEG |
| 5 | Сеансовый (session) | - | Управление сеансом связи | RPC, PAP |
| 4 | Транспортный (transport) | Сегменты(segment) / Дейтаграммы(datagram) | Прямая связь между конечными пунктами и надежность | TCP, UDP |
| 3 | Сетевой (network) | Пакеты (packet) | Определение маршрута и логическая адресация | IP, AppleTalk |
| 2 | Канальный (data link) | Биты (bit) / Кадры (frame) | Физическая адресация | Ethernet, IEEE 802.2, L2TP |
| 1 | Физический (physical) | Биты (bit) | Работа со средой передачи, сигналами и двоичными данными | USB, витая пара |
Что такое TCP/IP?
TCP/IP - это два основных сетевых протокола Internet. Часто это название используют и для обозначения сетей, работающих на их основе.
IP (Internet Protocol) - маршрутизируемый протокол, отвечающий за IP-адресацию, маршрутизацию, фрагментацию и восстановление пакетов. В его задачу входит продвижение пакета между сетями – от одного маршрутизатора до другого и тех пор, пока пакет не попадет в сеть назначения. В отличие от протоколов прикладного и транспортного уровней, протокол IP разворачивается не только на хостах, но и на всех шлюзах (маршрутизаторах). Этот протокол работает без установления соединения и без гарантированной доставки.
В настоящее время используются следующие две версии протокола IP:
- IPv6 — IP-адрес имеет разрядность 128 бит и записывается в виде восьми 16-битных полей, с использованием шестнадцатеричной системы счисления и с возможностью сокращения двух и более последовательных нулевых полей до
::, например:2001:db8:42::1337:cafe - IPv4 — IP-адрес имеет разрядность 32 бита и записывается в виде четырех десятичных чисел в диапазоне 0 … 255 через точку, например:
192.0.2.34.
TCP (Transfer Control Protocol) - протокол, обеспечивающий надежную, требующую логического соединения связь между двумя компьютерами. Отвечает за установление соединения, упорядочивание посылаемых пакетов и восстановление пакетов, потерянных в процессе передачи.
Стек протоколов TCP/IP включает в себя четыре уровня:
- канальный уровень (link layer) - например Ethernet, IEEE 802.11 Wireless Ethernet, физическая среда и принципы кодирования информации
- сетевой уровень (Internet layer) - например IP
- транспортный уровень (transport layer) - например TCP, UDP
- прикладной уровень (application layer) - например HTTP, FTP, DNS
TCP-соединение двух узлов начинается с handshake (рукопожатия):
- Узел A посылает узлу B специальный пакет
SYN— приглашение к соединению - B отвечает пакетом
SYN-ACK— согласием об установлении соединения - A посылает пакет
ACK— подтверждение, что согласие получено
После этого TCP соединение считается установленным и приложения, работающие в этих узлах, могут посылать друг другу пакеты с данными.
В заголовке TCP/IP пакета указывается:
- IP-адрес отправителя
- IP-адрес получателя
- Номер порта
Что такое UDP?
UDP, User Datagram Protocol (Протокол пользовательских датаграмм) — протокол, который обеспечивает доставку без требований соединения с удаленным модулем UDP и обязательного подтверждения получения.
К заголовку IP-пакета UDP добавляет всего четыре поля по 2 байта каждое:
- поле порта источника (source port)
- поле порта пункта назначения (destination port)
- поле длины (length)
- поле контрольной суммы (checksum)
Поля «порт источника» и «контрольная сумма» не являются обязательными для использования в IPv4. В IPv6 необязательно только поле «порт отправителя».
UDP используется DNS, SNMP, DHCP и другими приложениями.
Чем отличаются TCP и UDP?
TCP — ориентированный на соединение протокол, что означает необходимость «рукопожатия» для установки соединения между двумя хостами. Как только соединение установлено, пользователи могут отправлять данные в обоих направлениях.
- Надёжность — TCP управляет подтверждением, повторной передачей и тайм-аутом сообщений. Производятся многочисленные попытки доставить сообщение. Если оно потеряется на пути, сервер вновь запросит потерянную часть. В TCP нет ни пропавших данных, ни (в случае многочисленных тайм-аутов) разорванных соединений.
- Упорядоченность — если два сообщения последовательно отправлены, первое сообщение достигнет приложения-получателя первым. Если участки данных приходят в неверном порядке, TCP отправляет неупорядоченные данные в буфер до тех пор, пока все данные не могут быть упорядочены и переданы приложению.
- Тяжеловесность — TCP необходимо три пакета для установки соединения перед тем, как отправить данные. TCP следит за надёжностью и перегрузками.
- Потоковая передача — данные читаются как поток байтов, не передается никаких особых обозначений для границ сообщения или сегментов.
UDP — более простой, основанный на сообщениях протокол без установления соединения. Протоколы такого типа не устанавливают выделенного соединения между двумя хостами. Связь достигается путём передачи информации в одном направлении от источника к получателю без проверки готовности или состояния получателя.
- Ненадёжность — когда сообщение посылается, неизвестно, достигнет ли оно своего назначения — оно может потеряться по пути. Нет таких понятий как подтверждение, повторная передача, тайм-аут.
- Неупорядоченность — если два сообщения отправлены одному получателю, то порядок их достижения цели не может быть предугадан.
- Легковесность — никакого упорядочивания сообщений, никакого отслеживания соединений и т. д. Это лишь транспортный уровень.
- Датаграммы — пакеты посылаются по отдельности и проверяются на целостность только если они прибыли. Пакеты имеют определенные границы, которые соблюдаются после получения, то есть операция чтения на получателе выдаст сообщение таким, каким оно было изначально послано.
- Отсутствие контроля перегрузок — для приложений с большой пропускной способностью существует шанс вызвать коллапс перегрузок, если только они не реализуют меры контроля на прикладном уровне.
Что такое протокол передачи данных? Какие протоколы вы знаете?
Протокол передачи данных — набор соглашений интерфейса логического уровня, которые определяют обмен данными между различными программами. Эти соглашения задают единообразный способ передачи сообщений и обработки ошибок при взаимодействии программного обеспечения разнесённой в пространстве аппаратуры, соединённой тем или иным интерфейсом.
Наиболее известные протоколы передачи данных:
- HTTP (Hyper Text Transfer Protocol)
- FTP (File Transfer Protocol)
- POP3 (Post Office Protocol)
- SMTP (Simple Mail Transfer Protocol)
- TELNET (TErminaL NETwork)