Model TCP / IP z različnimi sloji

tcp ip model with different layers

Popoln vodnik po slojih TCP / IP modela:

Vse smo izvedeli Varnost požarnega zidu v naši prejšnji vadnici. Tukaj bomo v tej vadnici spoznali model TCP / IP.

Model TCP / IP se nanaša na protokol za nadzor prenosa in internetni protokol.

Trenutni internetni model ta mrežni model uporablja za komunikacijske namene. Preberite Vadnice za mreženje za jasno razumevanje koncepta.

Ti protokoli so preprosto kombinacija pravil, ki urejajo vsako komunikacijo prek omrežja. Ti pa se odločijo za pot po komunikaciji med virom in ciljem ali internetom.

Model TCP / IP je sestavljen iz štirih plasti, ki zaključujejo celoten komunikacijski proces. V tej vadnici bomo podrobno preučili funkcionalnost vsake plasti.

kako zagnati datoteko jnlp v operacijskem sistemu Windows 10

Kot preizkuševalec programske opreme se je treba vživeti v model TCP / IP, saj programske aplikacije delujejo na zgornji plasti, tj. Na aplikacijski plasti tega modela.

Kaj se boste naučili:

• Mrežna arhitektura
• Funkcije vsake plasti v modelu TCP / IP
  • Sloj omrežnega dostopa
  • Internetna plast
    • Internetni protokol
    • Glava IPV4
  • Transportni sloj
    • TCP
    • Uporabniški protokol datagrama (UDP):
  • Sloj aplikacije
  • Zaključek
  • Priporočeno branje

Mrežna arhitektura

Štirislojna arhitektura je naslednja:

Protokoli in omrežja, uporabljeni v tem mrežnem modelu, so prikazani na spodnji sliki:

Povzemimo protokole in glavne uporabe vsake plasti v modelu TCP / IP s pomočjo spodnjega diagrama.

Funkcije vsake plasti v modelu TCP / IP

Spodaj so navedene različne funkcije vsake plasti v modelu TCP / IP.

Sloj omrežnega dostopa

Funkcije sloja omrežnega dostopa so podane spodaj:

• To je spodnja plast modela TCP / IP in vključuje vso funkcionalnost fizične plasti in plasti podatkovne povezave referenčnega modela OSI.
• Tako označuje protokole, strojno opremo in medije, ki se uporabljajo za komunikacijo.
• Podatkovni paketi iz internetne plasti se prenašajo v to plast za pošiljanje na cilj prek fizičnega medija.
• Glavna naloga te plasti je združiti bajte podatkov v okvire in zagotoviti mehanizem za prenos podatkovnega okvira IP prek fizičnega medija.
• Od točke do točke (PPP) je protokol, ki se uporablja za povezavo točke do točke nad zakupljenimi črtami. Uvedena je tudi za zagotavljanje povezave med končnim uporabnikom in ponudniki internetnih storitev prek modemov. Podpira tudi zagotavljanje naslovov IP prek povezav PPP.
• Večina končnih uporabnikov raje uporablja ethernetno povezavo, ki deluje samo na protokolu ethernetne podatkovne povezave. Tako se ustvari PPP prek Etherneta, ki omogoča pošiljanje inkapsuliranih podatkovnih okvirov znotraj Ethernet okvirjev.
• PPPoE na začetku gradi tunel med omrežnimi napravami končnega uporabnika, kot sta usmerjevalnik in usmerjevalnik ISP. Nato usmerjevalnik pošlje okvire PPP čez ta predor, saj predor deluje kot povezava med usmerjevalniki. Zdaj se podatki prenašajo tudi prek omrežij WAN zaradi te tehnologije.
• PPP uporablja tudi postopek preverjanja pristnosti za preverjanje odgovornosti za uporabo podatkov pri ponudnikih internetnih storitev. Metodi vključujejo protokol za preverjanje pristnosti gesla (PAP) in protokol za preverjanje pristnosti kanala (CHAP).

Internetna plast

• Drugi sloj od spodaj je internetni sloj.
• Ko se podatki segmentirajo s TCP ali UDP z dodajanjem ustreznih glav v podatkovni paket, jih bodo poslali v spodnjo plast za nadaljnjo komunikacijo.
• Ciljni gostitelj, kateremu je namenjen podatkovni paket, se lahko nahaja v katerem koli drugem omrežju, do katerega lahko pridete prek različnih usmerjevalnikov. Dolžnost internetne plasti je dodeliti logične naslove in učinkovito usmeriti podatkovne pakete v ciljno omrežje.
• Internetni sloj (IP) je najbolj priljubljen protokol, ki se uporablja za izvajanje te naloge.

Internetni protokol

Namen tega protokola je usmeriti podatkovne pakete do cilja v skladu z informacijami v glavi paketa, tako da sledi naboru protokolov.

Z dodajanjem glave, ki ima naslov IP vira in cilja, se segment, prejet iz TCP ali UDP, pretvori v PDU, znan kot paket. Ko paket prispe na usmerjevalnik, v naslovu pogleda ciljni naslov in nato paket ustrezno posreduje naslednjemu usmerjevalniku, da doseže cilj.

Razumimo to na primeru:

Na spodnji sliki, ko gostitelj A želi komunicirati z gostiteljem B, ne bo uporabil nobenega usmerjevalnega protokola, saj sta oba v istem omrežnem območju z naslovi IP istega nabora.

Če pa gostitelj A želi poslati paket gostitelju C, s pomočjo protokola odkrije, da je ciljni gostitelj nekega drugega omrežja. Tako bo zgornja oblika poiskala usmerjevalno tabelo, da bi ugotovila naslednji naslovni naslov za doseganje cilja.

V tem primeru bo gostitelj A do gostitelja C prišel prek usmerjevalnikov A, B in C. Ker je usmerjevalnik C neposredno povezan s ciljnim omrežjem prek stikala, se paket dostavi gostitelju C.

Usmerjevalnik dobi vse informacije, povezane z usmerjanjem, iz polj glave IP. Omrežni sloj TCP / IP (plast podatkovne povezave) bo odgovoren za dostavo podatkovnih paketov od konca do konca.

Pretok paketov v internetnem protokolu

Glava IPV4

• Različica: IPV4 ima različico številka 4.
• Dolžina glave: Prikazuje velikost glave.
• DS polje: Polje DS pomeni polje diferenciranih storitev in je uporabljeno za izdelavo paketov.
• Celotna dolžina: Označuje velikost glave in velikost podatkovnega paketa.
• Identifikacija: To polje se uporablja za razdrobljenost podatkovnih paketov in za dodeljevanje vsakega polja in s tem pomaga pri izdelavi prvotnega podatkovnega paketa.
• Zastave: Uporablja se za označevanje postopka drobljenja.
• Odmik fragmenta: Označuje številko fragmenta in izvornega gostitelja, ki ju uporablja za preurejanje razdrobljenih podatkov v pravilnem vrstnem redu.
• Čas za odhod: To je nastavljeno na koncu izvornega gostitelja.
• Protokol: Označuje protokol, ki ga uporablja za prenos podatkov. TCP ima številko protokola 6, UDP pa številko protokola 17.
• Kontrolna vsota glave: To polje se uporablja za odkrivanje napak.
• Izvorni naslov IP: Shrani naslov IP izvornega končnega gostitelja.
• Ciljni naslov IP: Shrani naslov IP ciljnega gostitelja.

O tem bomo podrobno razpravljali v naslednjih vajah.

Transportni sloj

• To je tretja plast od spodaj, saj je odgovorna za celoten prenos podatkov in je v pomoč pri vzpostavljanju logične povezave med koncem in krajem gostitelja ter napravami v omrežju.
• Za izvajanje teh nalog se uporabljata dva protokola:
  • Prvi je protokol za nadzor prenosa (TCP), ki je zanesljiv protokol, ki temelji na povezavi.
  • Drugi je uporabniški protokol datagrama (UDP), ki je protokol brez povezave.
• Preden temeljito preučimo ta dva protokola, bomo razpravljali o konceptu PORT NUMBER, ki ga uporabljata oba protokola.

Številka vrat:

V omrežju lahko gostiteljska naprava hkrati pošilja ali prejema promet iz več virov.

V takem primeru sistem ne bo prepoznal, kateri od aplikacij pripadajo podatki. Protokola TCP in UDP te težave odpravita tako, da v glave vstavita številko vrat. Dobro znani protokoli aplikacijske plasti so dodeljeni s številko vrat v razponu od 1 do 1024.

Na koncu vira je vsaki seji TCP ali UDP dodeljena naključna številka vrat. Naslov IP, številka vrat in vrsta protokola, uporabljeni v kombinaciji, preoblikujejo vtičnico na izvornem in ciljnem koncu. Ker je vsaka vtičnica ekskluzivna, lahko več gostiteljev pošilja ali sprejema promet v istem časovnem intervalu.

Spodnja tabela prikazuje številko vrat, ki je dodeljena več protokolom aplikacijske plasti, ki ustrezajo protokolu transportne plasti.

Več sej z uporabo številke vrat

TCP

• Kadar koli mora aplikacijski sloj krožiti pretok velikega prometa ali podatkov, ga pošlje transportni plasti, v kateri TCP izvaja celotno komunikacijo med omrežji.
• TCP je sprva vzpostavil trosmerni postopek rokovanja med izvorom in ciljem, nato pa podatke razdeli na majhne koščke, znane kot segmenti, in vključi glavo v vsak segment ter ga nato posreduje na internetno plast.

Spodnja slika prikazuje obliko glave TCP.

• Trosmerno stiskanje roke: To je postopek, ki ga je uvedel TCP za vzpostavitev povezave med izvornim in ciljnim gostiteljem v omrežju. Uporablja se za zanesljiv prenos podatkov. Za izvajanje naloge razporedi zastave SYN in ACK kodnih bitov glave TCP. Zagotavlja zanesljivo komunikacijo s pozitivnim potrditvijo s ponovnim prenosom in je znan tudi kot PAR. Sistem, ki uporablja PAR, bo znova prenašal podatkovni segment, dokler ne bo prejel ACK. Kadar koli prejemnik zavrže podatke, mora pošiljatelj znova poslati podatke, dokler od sprejemnika ne prejme pozitivnega ACK.

Obstajajo trije koraki trosmernega stiskanja rok, in sicer:

1. Korak 1: Izvorni gostitelj A želi vzpostaviti povezavo s ciljnim gostiteljem B, pošlje segment s SYN in zaporedno številko, kar pomeni, da gostitelj A želi začeti sejo komunikacije z gostiteljico B in s katero zaporedno številko je definirana v tem segmentu.
2. 2. korak: Gostitelj B se na zahtevo gostitelja A odzove s SYN in ACK, nastavljenima v signalnem bitu. ACK označuje odziv prejetega segmenta, SYN pa zaporedno številko.
3. 3. korak: Gostitelj A potrdi odziv gostitelja B in oba vzpostavita varno povezavo med njima in nato začneta prenos podatkov prek njega.

Kot je opisano na spodnji sliki, v trismernem postopku rokovanja najprej izvorni gostitelj pošlje glavo TCP ciljnemu gostitelju z nastavitvijo zastavice SYN. V odgovor dobi nazaj nastavljeno zastavico SYN in potrditev. Ciljni gostitelj vadi prejeto zaporedno številko plus 1 kot številko potrditve.

TCP IP podpira model odjemalca in strežnika komunikacijskega sistema.

Trosmerni postopek rokovanja

• Segmentacija podatkov :
  • To je ena od značilnosti protokola TCP. Aplikacijski sloj pošlje ogromno podatkov za prenos do cilja do transportnega sloja. Toda transportna plast omejuje velikost podatkov, ki jih je treba poslati z enim potezom. To se naredi tako, da se podatki razdelijo na majhne segmente.
  • Za prepoznavanje zaporedja podatkovnih segmentov se v glavi TCP uporablja zaporedna številka, ki opisuje bajtno številko celotnega podatkovnega segmenta.
• Nadzor toka:
  • Izvorni gostitelj bo podatke poslal v gruči segmentov. Glava TCP z bitom okna se uporablja za ugotavljanje števila segmentov, ki jih je mogoče poslati naenkrat. Uporablja se za izogibanje nepomembnemu prometu na koncu cilja.
  • Ko se seja začne, je velikost okna majhna, a ko se promet sčasoma povečuje, lahko velikost okna postane velika. Ciljni gostitelj lahko prilagodi okno v skladu z nadzorom pretoka. Tako se okno imenuje drsno okno.
  • Vir lahko odda samo število segmentov, ki jih dovoljuje okno. Če želi poslati več segmentov, najprej počaka na potrditev s strani prejemnika, ko prejme ACK, kasneje pa lahko poveča velikost okna glede na svoje potrebe.
  • Na spodnji sliki ciljni gostitelj po pošiljanju ACK nazaj izvornemu gostitelju poveča velikost s 500 na 600 in nato na 800.
• Zanesljiva dostava in odpravljanje napak :
  • Ko cilj prejme zadnji segment odločenega okna, mora na izvorni konec poslati ACK. Oznaka ACK je nastavljena v glavi TCP in številka ACK je postavljena kot zaporedna številka naslednjega bajta. Če cilj ne sprejme segmentov v pravilnem vrstnem redu, potem ACK ne bo poslal nazaj v vir.
  • To pojasnjuje vir, da je nekaj segmentov med prenosom napačno nameščeno in bo znova poslal vse segmente.
  • Na spodnji sliki je prikazano, da ko vir ni prejel ACK za segment s SEQ številko 200, potem znova prenaša podatke in po prejemu ACK pošlje naslednje zaporedje podatkovnega segmenta v v skladu z velikostjo okna.
• Naročena dostava :
  • TCP zagotavlja zaporedno dostavo podatkov do cilja. Podatke dostavi v vrstnem redu, v katerem jih prejme iz aplikacijskega sloja za dostavo na ciljni gostitelj. Tako za vzdrževanje naročene dostave uporablja zaporedno številko med prenosom podatkovnih segmentov.
• Prekinitev povezave :
  • Ko je prenos podatkov med izvorom in ciljem končan, bo TCP zaključil sejo s pošiljanjem zastavic FIN in ACK ter jo s štirismernim stiskom roke zaprl.

Drsno okno TCP in zanesljiva dostava

Uporabniški protokol datagrama (UDP):

Je nezanesljiv in brez povezave protokol za prenos podatkov. V tem protokolu v nasprotju s TCP ne ustvari nobene zastavice ACK, zato izvorni gostitelj ne bo čakal na odgovor s ciljnega konca in bo podatke brez odlašanja poslal in čakal na ACK.

V scenariju v realnem času se uporablja UDP, saj je spuščanje podatkovnih paketov izbrano pred čakanjem na ponovni prenos paketov. Tako se najpogosteje uporablja pri igranju iger, gledanju videoposnetkov v spletu, klepetu itd., Kjer potrditev podatkov ne skrbi. V teh scenarijih se preverjanje in popravljanje napak izvaja na ravni aplikacije.

Glava UDP:

• Izvorno pristanišče: Razvršča informacije o končnem paketu vira, ki so velike 16 bitov.
• Ciljno pristanišče : Velikost je tudi 16 bitov in se uporablja za razvrščanje vrste podatkovne storitve na ciljnem vozlišču.
• Dolžina : Označuje skupno velikost UDP datagrama. Največja velikost polja dolžine je lahko celotna velikost same glave UDP.
• Kontrolna vsota : Shrani vrednost kontrolne vsote, ki jo je pred prenosom ocenil konec vira. Če ne vsebuje nobene vrednosti, so vsi njegovi biti nastavljeni na nič.

UDP aplikacije :

• Zagotavlja datagram, zato je primeren za tuneliranje IP in omrežni datotečni sistem.
• Enostaven za uporabo, zato se uporablja v DHCP in trivialnem protokolu za prenos datotek.
• Ker je brez državljanstva, je učinkovit za pretakanje medijskih aplikacij, kot je IPTV.
• Primerno tudi za glasovne prenose prek IP-ja in programe za pretakanje v realnem času.
• Podpira multicast, zato je primeren za storitve oddajanja, kot sta Bluetooth in informacijski protokol o usmerjanju.

Sloj aplikacije

(i) To je zgornja plast modela TCP / IP.

(ii) Izvaja vse naloge seje, predstavitvene plasti in aplikacijske plasti modela TCP / IP.

(iii) Združuje funkcije povezovanja z različnimi aplikacijami, kodiranja podatkov, prevajanja podatkov in dostopa do uporabnikov za komunikacijo z različnimi omrežnimi sistemi.

Spodaj so opredeljeni najpogostejši protokoli aplikacijske plasti:

# 1) TELNET: Okrajšava je protokol za posnemanje terminalov. Običajno vadi dostop do oddaljenih aplikacij. Strežnik telnet, ki deluje kot gostitelj, sproži aplikacijo strežnika telnet, da vzpostavi povezavo z oddaljenim končnim gostiteljem, znanim kot odjemalec telnet.

Po vzpostavitvi povezave se predstavi OS strežnika telnet. Ljudje na koncu strežnika uporabljajo tipkovnico in miško za upravljanje in dostop do oddaljenega gostitelja prek TELNET-a.

# 2) HTTP: Okrajšava je protokol za prenos hiperteksta. Je osnova svetovnega spleta (WWW). Ta protokol se uporablja za izmenjavo hiperteksta med različnimi sistemi. To je vrsta protokola zahteva-odgovor.

Na primer, Spletni brskalnik, kot je Internet Explorer ali Mozilla, deluje kot spletni odjemalec, pretakanje aplikacij v osebnem računalniku, ki gosti spletno mesto, pa kot spletni strežnik.

Tako strežnik, ki zagotavlja vire, kot so datoteke HTML in druge funkcije, ki jih zahteva odjemalec, stranki vrne odzivno sporočilo, ki ima v vrstici s sporočili vsebino podatkov o stanju dokončanja in zahtevane podatke.

Viri HTTP prepoznajo in postavijo v omrežje enotni lokatorji virov (URL-ji), ki uporabljajo metode enotnih identifikatorjev virov (URI) HTTP in https.

# 3) FTP: To pomeni protokol za prenos datotek. Uporablja se za skupno rabo ali prenos datotek med dvema gostiteljema. Gostitelj, ki zažene aplikacijo FTP, se obnaša kot strežnik FTP, medtem ko se drugi obnaša kot odjemalec FTP.

Gostiteljski odjemalec, ki zahteva skupno rabo datotek, zahteva avtentikacijo s strežnika za dostop do podatkov. Ko je pooblaščen, lahko dostopa do vseh vrst datotek s strežnika, pošilja ali prejema datoteke.

# 4) SMTP: Preprost protokol za prenos pošte je vaja za pošiljanje e-pošte. Ko konfiguriramo gostitelja za pošiljanje e-pošte, uporabimo SMTP.

# 5) DNS: Vsaka gostiteljska naprava v katerem koli omrežju ima edinstven logični naslov, imenovan naslov IP. Kot smo že omenili, so naslovi IP skupina toliko številk, ki si jih ni enostavno zapomniti. Ko vtipkamo kateri koli spletni naslov v spletni brskalnik, kot je Google.com, dejansko zahtevamo gostitelja z naslovom IP.

Vendar nam ni treba zapomniti naslova IP spletne strani, ki jo zahtevamo, saj DNS (strežnik domenskih imen) preslika ime proti vsakemu logičnemu naslovu IP in ga shrani.

char * v int c ++

Ko torej vtipkamo v brskalnik katero koli spletno stran, pošlje poizvedbo DNS na svoj strežnik DNS, da naslovi IP naslov v ime. Ko dobi naslov, se z naslovom IP zgradi seja HTTP.

# 6) DHCP: Vsaka gostiteljska naprava v katerem koli omrežju potrebuje naslov IP za komunikacijo z drugimi napravami v omrežju. Ta naslov dobi z ročno konfiguracijo ali z uporabo protokola za dinamično konfiguracijo gostitelja (DHCP). Če uporabljate DHCP, bo gostitelj samodejno dodeljen z naslovom IP.

Recimo, da omrežje obsega 10.000 gostiteljskih naprav. Potem je ročno dodeljevanje naslova IP vsakemu gostitelju zelo težko in tudi traja, zato uporabljamo protokol DHCP za dodelitev naslova IP in drugih informacij povezanim gostiteljskim napravam, kot sta IP podomrežne maske ali IP prehoda.

Programi za preizkušanje programske opreme bodo delovali na tej plasti modela TCP / IP, saj končnim uporabnikom omogoča, da preizkusijo različne storitve in jih uporabljajo.

Zaključek

Videli smo različne protokole, ki se uporabljajo na vsaki plasti modela TCP / IP za izvajanje nalog, povezanih s plastjo, in njihovih prednosti v komunikacijskem sistemu.

Vsi zgoraj opredeljeni protokoli imajo svoj pomen in različne vloge pri testiranju in uporabi programskih orodij.

PREV Vadnica | NASLEDNJA Vadnica

Priporočeno branje

• Vse o stikalih Layer 2 in Layer 3 v omrežnem sistemu
• Popoln vodnik za požarni zid: Kako zgraditi varen omrežni sistem
• Vse o usmerjevalnikih: vrste usmerjevalnikov, usmerjevalna tabela in usmerjanje IP
• Kaj je širokopasovno omrežje (WAN): primeri omrežja WAN v živo
• Kaj so protokoli HTTP (Hypertext Transfer Protocol) in DHCP?
• Pomembni protokoli aplikacijskega sloja: protokoli DNS, FTP, SMTP in MIME
• IPv4 proti IPv6: Kakšna je natančna razlika
• Kaj je moj IP naslov in lokacija (Tukaj preverite svoj pravi IP)