Vaclav Poppe:

Protokoly TCP/IP

 
 Subor protokolov TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) je urceny pre prepajanie heterogennych sieti, t.j. sieti roznych ako po stranke technickej, tak aj programovej. Bol vyvinuty v 70. rokoch pre vladnu vojensku agenturu USA (DARPA). Cielom bolo prepojit roznorode pocitace vojenskych, obrannych a vyskumnych pracovisk a univerzit. Architektura TCP/IP bola odvodena z prvej paketovej siete na svete z r. 1969 ARPANET. Tato architektura dosiahla takej obluby, ze aj ked nie je priemyselnym standartom, sa rychlo rozsirila do celeho sveta a stala sa zakladom celosvetovej siete INTERNET. Ta dnes spaja asi 6000 podsieti a takmer 1,5 miliona pocitacov.
 
 Protokoly TCP/IP boli implementovane takmer do vsetkych operacnych systemov, ale najviac su spojene s operacnym systemom UNIX. Pracuju na roznej technickej zakladni (Ethernet, Arcnet, Token Ring, X.25, SLIP a inej). Vsetky informacie o TCP/IP a teda aj o Internete su zverejnovane v RFC (t.j. Request For Comment). Su to v podstate jeho normy, a cez elektronicku postu a anonymne FTP su dostupne celej sietovej verejnosti.
 
 
 

O b s a h

  1. Vrstvova architektura TCP/IP
  2. Protokoly jednotlivych vrstiev
  3. Routovacie protokoly
  4. Preprava udajov
  5. Literatura

 
 

1. Vrstvova architektura TCP/IP


 Komunikacia je rozdelena do styroch vrstiev:

Pristupova vrstva je najnizsia vrstva a ako taka jedina je viazana na technicke prostriedky siete. Zabezpecuje bezkonfliktny obojstranny styk so sietovym mediom.

Medzisietova vrstva zodpoveda za smerovanie a prepajanie datagramov v komunikacnej podsieti. Datagram je prepravna jednotka (paket), ktory ma vo svojej hlavicke IP adresu odosielatela a prijemcu, poradove cislo paketu v sprave a ine informacie.

Smerovanie je zalozene na systemu IP adries hostitelskych pocitacov. Smerova vrstva musi rozpoznat, ci datagram je urceny do lokalnej siete alebo do siete vzdialenej a podla toho vybrat lokalny pocitac alebo spravny router, aby bola cesta k cielu co najkratsia. Pri tom pouziva smerovacie tabulky (napr. podla protokolu RIP) a protokol priradovania fyzickych adries k IP adresam (ARP).

Transportna vrstva zabezpecuje prenos udajov medzi pocitacmi protokolom TCP alebo UDP (User Datagram Protocol). TCP vyvtvara medzi koncovymi aplikaciami spolahlivy prenos dat (t.j. kontrolovany, s potvrdenim o doruceni - analogia s telefonom). UDP zabezpecuje prenos dat bez potvrdzovania. Pouzivaju ho tie aplikacie, ktore nepotrebuju zabezpecenie prenosu v rozsahu TCP. UDP je nespolahliva sluzba (t.j. bez potvrdzovania prijmu, bez zarucenia poradia v cieli - analogia s prepravou listov, telegramov apod.).

Aplikacna vrstva poskytuje siroky rozsah uzivatelskych sluzieb. Najrozsirenejsie su WWW, telnet, FTP, e-mail a news. Kazdej sluzbe je priradene jedno cislo (t.j. cislo portu), podla ktoreho sa pakety rozdeluju jednolivym aplikaciam. Prehlad portov je v systeme UNIX v subore /etc/services. Pritomnost sluzby v tomto subore neznamena, ze odpovedajuca sluzba je v systeme instalovana.
 

[ Dalej | Obsah ]



2. Protokoly jednotlivych vrstiev


 V nasledujucom obrazku su uvedene najdolezitejsie protokoly jednotlivych vrstiev. Pod ich skratkami su cisla prislusneho RFC.

Skratky protokolov znamenaju:

TELNET
je emulacia terminalu. Umoznuje uzivatelovi interaktivnu pracu na vzdialenom host pocitaci.
FTP
umoznuje prenos suborov medzi pocitacmi (File Transfer Protocol).
DNS
sluzba domenovych mien (Domain Name Services). Priraduje k menam pocitacov ich IP adresy a naopak.
SMTP
je jednoduchy postovy protokol, ktory zabezpecuje prenos textovych sprav elektronickou cestou (Simple Mail Transfer Protocol).
RPC
je vzdialene volanie procedur (Remote Procedure Call). Pouziva sa pre rozdelovanie aplikacii na niekolko pocitacov.
TFTP
je trivialne FTP.
NFS
je sietovy suborovy system (Network File System) .Umoznuje pracovat so vzdialenymi diskami ako s lokalnymi.
SNMP
je jednoduchy protokol riadenia siete (Simple Network Managament Protocol).
BOOTP
umoznuje podla fyzickej adresy pocitaca zistit jeho IP adresu a meno.
ICMP
je medzisietovy riadiaci protokol (Internet Control Message Protocol). Riadi prenos chyb a riadiacich sprav medzi host pocitacmi a routerami.
ARP
Address Resolution Protocol priraduje IP adresy k fyzickym adresam.
RARP
Reverse ARP priraduje fyzickym adresam IP adresy.

2.1 Fyzicke adresy Ethernet kariet

 Pre vyrobcov sietovych kariet Ethernet plati dohoda, ze kazda karta ma nastavene svoje jednoznacne cislo uz vo vyrobe. Toto je jej fyzicka adresa. Z toho vyplyva, ze nemozu byt dve Ethernet karty s rovnakou fyzickou adresou.

Fyzicka adresa je 48-bitove cislo, t.j. 12 hexadecimalnych cislic rozdelenych na dve casti po siestich. Prvych 6 cislic udava vyrobcu a druhych 6 cislic cislo karty.
Napr. v cisle 00:00:4d:00:6e:3c je identifikacny znak vyrobcu 00:00:4d a zvysok 00:6e:3c je poradove cislo karty. Vyrobcom tejto sietovej karty je firma 4Dimension.
 

[ Dalej | Spat | Obsah ]



3. Routovacie protokoly


 Routovacie (smerovacie) protokoly obsahuju informacie o pristupe do inych sieti. Routovanie moze byt staticke a dynamicke.

Pri statickom routovani su smery a adresy sieti pevne definovane. Je to vhodne pre male a jednoduche siete, ktorych topologia sa nemeni.

Pri dynamickom routovani si jednotlive routre vymienaju svoje routovacie tabulky v pravidelnych intervaloch. Kazdemu routeru sa zada len jeho najblizsie okolie a informacie o dalsich sietach a ich vzdialenostiach ziska od susednych routrov. Sietovou vzdialenostou sa rozumie pocet sieti a podsieti, cez ktore musi paket prejst, aby dosiahol pozadovany ciel.

 V routovani sa vzdy zadava jeden smer, ktory sa pouziva, ak cielova siet nie je v routovacej tabulke uvedena. Tento smer sa nazyva default smer.

 V lokalnych sietach zalozenych na protokoloch TCP/IP sa najviac rozsiril protokol RIP (Routing Information Protocol), ktory pracuje na zaklade metrik-u, t.j. sietovej vzdialenosti. Ta sa udava v preskokoch (v originale hop). Cas prechodu zo siete do siete alebo rychlost sietoveho media sa nezohladnuje.
 

[ Dalej | Spat | Obsah ]



4. Preprava udajov


 Velmi zjednodusene je mozne prenos paketu popisat takto.
Udaje a poziadavky na prenos vznikaju v aplikacnej vrstve. Ta data a IP adresu prijemcu odovzda transportnej vrstve, ktora vytvori paket alebo datagram, co odovzda medzisietovej vrstve.

 Priblizna struktura paketu v tomto stadiu je takato:

 kde je:

IP-DA
IP adresa cieloveho pocitaca (Destination Address)
IP-SA
IP adresa zdrojoveho pocitaca (Source Address)
IP-DATA
data ulozene v pakete (datagram alebo TCP paket)


 Medzisietova vrstva musi rozlisit, ci je ide paket do lokalnej siete (t.j. priame dorucenie), alebo paket do inej siete. K tomuto rozhodovaniu pouziva svoju IP adresu, sietovu masku a routovacie tabulky. Podla toho je paket odoslany priamo prijemcovi alebo na prislusny router, ktory zabezpeci jeho dalsiu prepravu.

 Pred vyslanim do sietoveho media je paket zabaleny do prepravneho ramca. Pre sietove medium Ethernet je jeho priblizna struktura takato:

 kde je:

ETH-DA
fyzicka adresa prijemcu (t.j. adresa Ethernet karty prijemcu alebo routera; pre jej zistenie sa pouziva protokol ARP).
ETH-SA
fyzicka adresa odosielatela.
ETH-DATA
IP datagram.


 Pri odosielani sa velkost paketu postupne zvacsuje, kazda vrstva prida svoje informacie dopredu a dozadu. Tento proces sa nazyva zapuzdrovanie (encapsulation) IP paketov. Pri doruceni v cielovom pocitaci sa postupuje opacne.
 

[ Dalej | Spat | Obsah ]



5. Literatura


 [1] Novicky Thomas: Sietovanie a Internet, Computer World, Praha 1993

 [2] Puzmanova Rita: Architektura TCP/IP a Internet, Elektronika 12/93, Praha

 [3] NOVELL NetWare v3.11, TCP/IP Transport, Supervisor Guide, prirucka sietoveho operacneho systemu
 


[ Spat | Obsah | Vyber temy UNIX ]




Autor

 Dokument vypracoval Ing. Vaclav Poppe z Katedry informatiky Fakulty riadenia a informatiky Zilinskej univerzity.

Material pre dalsie spracovanie v elektronickej alebo pisomnej forme je mozne pouzit iba s uvedenim jeho autorstva.

© Copyright, Zilina 1997