Просмотр кода страницы TCP/IP

'''Стек протоколов TCP/IP''' ({{lang-en|Transmission Control Protocol/Internet Protocol}}, Протокол управления передачей) — набор [[Протоколы передачи данных|сетевых протоколов]] разных уровней [[Модель DOD|модели сетевого взаимодействия DOD]], используемых в сетях. Протоколы работают друг с другом в [[стек]]е ({{lang-en|stack}}, стопка) — это означает, что протокол, располагающийся на уровне выше, работает «поверх» нижнего, используя механизмы [[Инкапсуляция (компьютерные сети)|инкапсуляции]]. Например, протокол [[TCP]] работает поверх протокола [[IP]].

Стек протоколов TCP/IP основан на модели сетевого взаимодействия DOD и включает в себя протоколы четырёх уровней:
* прикладного (application),
* транспортного (transport),
* сетевого (network),
* канального (data link).
Протоколы этих уровней полностью реализуют функциональные возможности [[модель OSI|модели OSI]].
На стеке протоколов TCP/IP построено всё взаимодействие пользователей в IP-сетях. Стек является независимым от физической среды передачи данных.

== Уровни стека TCP/IP ==
Существуют разногласия в том, как вписать [[Модель DOD|модель TCP/IP]] в модель OSI, поскольку уровни в этих моделях не совпадают.

К тому же, модель OSI не использует дополнительный уровень — «Internetworking» — между транспортным и сетевым уровнями. Примером спорного протокола может быть [[ARP]] или [[STP]].

Вот как традиционно протоколы TCP/IP вписываются в модель OSI:

{| cellpadding="5" cellspacing="1"
|+ '''Распределение протоколов по уровням модели OSI'''
|-----
| 7
| style="border:1px solid black;" | '''Прикладной'''
| напр., [[HTTP]], [[SMTP]], [[SNMP]], [[FTP]], [[Telnet]], [[SSH]], [[SCP]], [[SMB]], [[NFS]], [[RTSP]]
|-----
| 6
| style="border:1px solid black;" | '''Представительский'''
| напр., [[External Data Representation|XDR]], [[Apple Filing Protocol|AFP]], [[TLS]], [[SSL]]
|-----
| 5
| style="border:1px solid black;" | '''Сеансовый'''
| напр., ISO 8327 / CCITT X.225, [[Remote Procedure Call|RPC]], [[NetBIOS]], [[AppleTalk|ASP]]
|-----
| 4
| style="border:1px solid black;" | '''Транспортный'''
| напр., [[TCP]], [[UDP]], [[SCTP]], [[SPX]], [[RTP]], [[ATP (протокол)|ATP]], [[DCCP]], [[GRE (протокол)|GRE]]
|-----
| 3
| style="border:1px solid black;" | '''Сетевой'''
| напр., [[IP]], [[PPP (сетевой протокол)|PPP]], [[ICMP]], [[IGMP]], [[CLNP]], [[OSPF]], [[RIP2|RIP]], [[IPX]], DDP, [[ARP]], [[RARP]], [[BGP]]
|-----
| 2
| style="border:1px solid black;" | '''Канальный'''
| напр., [[Ethernet]], [[Token ring]], [[HDLC]], [[X.25]], [[Frame relay]], [[ISDN]], [[ATM]], [[MPLS]]
|-----
| 1
| style="border:1px solid black;" | '''Физический'''
| напр., [[провод|электрические провода]], [[радиосвязь]], [[Оптическое волокно|волоконно-оптические провода]], [[Wi-Fi]]
|}

Обычно в стеке TCP/IP верхние 3 уровня ([[прикладной уровень|прикладной]], [[представительский уровень|представительский]] и [[сеансовый уровень|сеансовый]]) модели OSI объединяют в один — прикладной. Поскольку в таком стеке не предусматривается унифицированный протокол передачи данных, функции по определению типа данных передаются приложению. Упрощенно интерпретацию стека TCP/IP можно представить так:

{| cellpadding="5" cellspacing="1"
|+ '''Распределение протоколов по уровням модели TCP/IP'''
|-----
| 5
| style="border:1px solid black;" | '''Прикладной'''<br />''«7 уровень»''
| напр., [[HTTP]], [[RTP]], [[FTP]], [[DNS]]<br /> ''([[RIP2|RIP]], работающий поверх [[UDP]], и [[BGP]], работающий поверх [[TCP]], являются частью сетевого уровня)''
|-----
| 4
| style="border:1px solid black;" | '''Транспортный'''
| напр., [[TCP]], [[UDP]], [[SCTP]], [[DCCP]] <br /> ''(протоколы маршрутизации, подобные [[OSPF]], что работают поверх [[IP]], являются частью сетевого уровня)''
|-----
| 3
| style="border:1px solid black;" | '''Сетевой'''
| Для TCP/IP это [[IP]] (IP)<br />''(вспомогательные протоколы, вроде [[ICMP]] и [[IGMP]], работают поверх IP, но тоже относятся к сетевому уровню; протокол [[ARP]] является самостоятельным вспомогательным протоколом, работающим поверх физического уровня)''
|-----
| 2
| style="border:1px solid black;" | '''Канальный'''
| [[Ethernet]], [[IEEE 802.11]] [[Wireless Ethernet]], [[SLIP]], [[Token Ring]], [[ATM]] и [[MPLS]]
|-----
| 1
| style="border:1px solid black;" | '''Физический'''
| напр., физическая среда и принципы кодирования информации, [[T1]], [[E1 (ISDN)|E1]]
|}

=== Физический уровень ===
[[Физический уровень]] описывает среду передачи данных (будь то [[коаксиальный кабель]], [[витая пара]], [[оптическое волокно]] или [[радиоканал]]), физические характеристики такой среды и принцип передачи данных ([[разделение каналов]], [[модуляция|модуляцию]], [[амплитуда|амплитуду сигналов]], [[частота|частоту сигналов]], [[Синхронизация (техника)|способ синхронизации передачи]], время ожидания ответа и максимальное расстояние).

=== Канальный уровень ===
[[Канальный уровень]] описывает, каким образом передаются [[пакет данных|пакеты данных]] через физический уровень, включая ''кодирование'' (то есть специальные последовательности бит, определяющих начало и конец пакета данных). [[Ethernet]], например, в полях [[заголовок пакета|заголовка пакета]] содержит указание того, какой машине или машинам в сети предназначен этот пакет.

Примеры протоколов канального уровня — [[Ethernet]], [[IEEE 802.11]] [[Wireless Ethernet]], [[SLIP]], [[Token Ring]], [[ATM]] и [[MPLS]].

[[PPP (сетевой протокол)|PPP]] не совсем вписывается в такое определение, поэтому обычно описывается в виде пары протоколов [[HDLC]]/[[SDLC]].

[[MPLS]] занимает промежуточное положение между канальным и сетевым уровнем и, строго говоря, его нельзя отнести ни к одному из них.

Канальный уровень иногда разделяют на 2 подуровня — [[Logical link control|LLC]] и [[MAC-адрес|MAC]].

=== Сетевой уровень ===
[[Протоколы сетевого уровня|Сетевой уровень]] изначально разработан для передачи данных из одной (под)сети в другую. Примерами такого протокола является [[X.25]] и [[IPC]] в сети [[ARPANET]].

С развитием концепции [[Интернет|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).

ICMP и IGMP расположены над IP и должны попасть на следующий — транспортный — уровень, но функционально являются протоколами сетевого уровня, и поэтому их невозможно вписать в модель OSI.

Пакеты сетевого протокола [[IP]] могут содержать код, указывающий, какой именно протокол следующего уровня нужно использовать, чтобы извлечь данные из пакета. Это число — уникальный ''IP-номер протокола''. ICMP и IGMP имеют номера, соответственно, 1 и 2.

=== Транспортный уровень ===
Протоколы [[Транспортный уровень|транспортного уровня]] могут решать проблему негарантированной доставки сообщений («дошло ли сообщение до адресата?»), а также гарантировать правильную последовательность прихода данных. В стеке TCP/IP транспортные протоколы определяют, для какого именно приложения предназначены эти данные.

Протоколы автоматической маршрутизации, логически представленные на этом уровне (поскольку работают поверх IP), на самом деле являются частью протоколов сетевого уровня; например [[OSPF]] (IP идентификатор 89).

[[TCP]] (IP идентификатор 6) — «гарантированный» транспортный механизм с предварительным установлением соединения, предоставляющий приложению надёжный [[поток данных]], дающий уверенность в безошибочности получаемых данных, перезапрашивающий данные в случае потери и устраняющий дублирование данных. TCP позволяет регулировать нагрузку на сеть, а также уменьшать время ожидания данных при передаче на большие расстояния. Более того, TCP гарантирует, что полученные данные были отправлены точно в такой же последовательности. В этом его главное отличие от [[UDP]].

[[UDP]] (IP идентификатор 17) протокол передачи [[датаграмма|датаграмм]] без установления соединения. Также его называют протоколом «ненадёжной» передачи, в смысле невозможности удостовериться в доставке сообщения адресату, а также возможного перемешивания пакетов.
В приложениях, требующих гарантированной передачи данных, используется протокол [[TCP]].

UDP обычно используется в таких приложениях, как потоковое видео и [[компьютерные игры]], где допускается потеря пакетов, а повторный запрос затруднён или не оправдан, либо в приложениях вида запрос-ответ (например, запросы к [[DNS]]), где создание соединения занимает больше ресурсов, чем повторная отправка.

И TCP, и UDP используют для определения протокола верхнего уровня число, называемое [[Порт (TCP/IP)|портом]].

{{seealso|Список портов TCP и UDP}}

=== Прикладной уровень ===
На [[прикладной уровень|прикладном уровне]] работает большинство сетевых приложений.

Эти программы имеют свои собственные протоколы обмена информацией, например, [[HTTP]] для [[WWW]], [[FTP]] (передача файлов), [[SMTP]] ([[электронная почта]]), [[SSH]] (безопасное соединение с удалённой машиной), [[DNS]] (преобразование символьных имён в [[IP-адрес]]а) и многие другие.

В массе своей эти протоколы работают поверх [[TCP]] или [[UDP]] и привязаны к определённому порту, например:
* [[HTTP]] на TCP-порт 80 или 8080,
* [[FTP]] на TCP-порт 20 (для передачи данных) и 21 (для управляющих команд),
* [[SSH]] на TCP-порт 22,
* запросы [[DNS]] на порт UDP (реже TCP) 53,
* обновление маршрутов по протоколу [[RIP2|RIP]] на UDP-порт 520.

Эти порты определены Агентством по выделению имен и уникальных параметров протоколов ([[IANA]]).

К этому уровню относятся: [[DHCP]], [[Echo]], [[протокол finger|Finger]], [[Gopher (сетевой протокол)|Gopher]], [[HTTP]], [[HTTPS]], [[IMAP]], [[IMAPS]], [[IRC]], [[NNTP]], [[NTP]], [[POP3]], [[POPS]], [[QOTD]], [[RTSP]], [[SNMP]], [[SSH]], [[Telnet]], [[XDMCP]].

== См. также ==

* [[Сетевые сервисы]]
* [[Зарезервированные порты TCP/UDP]]
* [[Модель OSI]]
* [[Модель DOD]]
* [[Эфемерный порт]]

== Ссылки ==
* [http://www.iana.org/ Официальный сайт IANA] {{ref-en}}
* [http://www.iana.org/assignments/protocol-numbers IANA — идентификаторы протоколов] {{ref-en}}
* [http://www.iana.org/assignments/port-numbers IANA — номера портов] {{ref-en}}
* RFC 1122 {{ref-en}}
* RFC 793 {{ref-en}} — TCP
* RFC 791 {{ref-en}} — IP

== Литература ==
* {{книга
|автор = ''Терри Оглтри''
|заглавие = Модернизация и ремонт сетей
|оригинал = Upgrading and Repairing Networks
|ссылка = 
|издание = 4-е изд
|место =  М.
|издательство = [[Вильямс (издательство)|«Вильямс»]]
|год = 2005
|страницы = 1328
|isbn = 0-7897-2817-6
}}
* {{книга
|автор = ''Дуглас Камер''
|заглавие = Сети TCP/IP, том 1. Принципы, протоколы и структура
|оригинал = Internetworking with TCP/IP, Vol. 1: Principles, Protocols and Architecture
|ссылка = 
|место =  М.
|издательство = [[Вильямс (издательство)|«Вильямс»]]
|год = 2003
|страницы = 880
|isbn = 0-13-018380-6
}}

[[Категория:TCP/IP|*]]
[[Категория:Интернет-протоколы]]