1.1.3 Стек протоколов Internet
Для связи через Internet на хостах должен использоваться многоуровневый набор протоколов, соответствующий стеку протоколов Internet. Обычно на хостах реализован по крайней мере один протокол для каждого из уровней. Уровни протоколов, используемые в архитектуре Internet, описаны в работе [RFC1011]:
- Прикладной уровень (Application Layer)
Прикладной уровень располагается в верхней части стека протоколов Internet. В стеке Internet прикладной уровень не разделен на подуровни, хотя некоторые из протоколов прикладного уровня Internet содержат внутренние подуровни. Прикладной уровень стека Internet объединяет в себе функции двух уровней (Presentation — уровень представления и Application — прикладной) эталонной модели OSI.
Мы будем различать две категории протоколов прикладного уровня — пользовательские протоколы, которые предоставляют услуги непосредственно пользователю, и протоколы поддержки (служебные), обеспечивающие системные функции общего назначения. Требования к пользовательским и служебным протоколам рассмотрены в [RFC1123].
Наиболее распространенными пользовательскими протоколами Internet являются:
- Telnet (удаленный вход в систему)
- FTP (передача файлов)
- SMTP (доставка электронной почты)
Существует также множество стандартизованных [RFC1011] и частных пользовательских протоколов.
Служебные протоколы используются для преобразования имен, загрузки ОС и управления — к числу таких протоколов относятся SNMP, BOOTP, RARP, DNS (Domain Name System).
- Транспортный уровень (Transport Layer)
Транспортный уровень обеспечивает сквозную связь (end-to-end) между приложениями через сеть. На транспортном уровне используются два основных протокола:
- Transmission Control Protocol (TCP) — протокол управления передачей
- User Datagram Protocol (UDP) — протокол пользовательских дейтаграмм
TCP представляет собой основанный на соединениях (connection-oriented) транспортный сервис с гарантированной доставкой пакетов, обеспечивающий надежную доставку с сохранением порядка пакетов и управлением потоком данных. Протокол UDP не использует явных соединений (connectionless) и передает данные в виде дейтаграмм (datagram) без гарантии доставки.
Исследовательскими организациями были разработаны и другие протоколы транспортного уровня, которые могут получить статус стандартных протоколов.
Более подробное описание протоколов транспортного уровня приведено в главе 4.
- Уровень Internet (Internet Layer)
Все транспортные протоколы используют протокол IP (Internet Protocol) для передачи данных от отправителя к получателю. IP представляет собой службу доставки дейтаграмм без организации соединений (connectionless), не обеспечивающую сквозной гарантии доставки. Таким образом, при доставке на хост получателя дейтаграммы IP могут оказаться поврежденными; кроме того, не гарантируется сохранение порядка их доставки, отдельные дейтаграммы могут быть потеряны, а некоторые — продублированы. Если требуются гарантии доставки, ответственность за такие гарантии должны брать на себя вышележащие уровни. Протокол IP отвечает за адресацию, обозначение типа сервиса, фрагментацию и сборку, а также безопасность.
Передача данных без организации соединений лежит в основе протокола IP и является одной из основных характеристик архитектуры Internet. Протокол IP послужил моделью при разработке сетевого протокола OSI Connectionless Network Protocol [INTRO:12].
Управляющий протокол ICMP является важной составной частью IP, хотя с точки зрения архитектуры он работает поверх IP (т. е., использует IP для передачи данных, подобно транспортным протоколам TCP и UDP). ICMP обеспечивает доставку сообщений об ошибках, насыщении сети и перенаправлении пакетов для первого маршрутизатора (first-hop).
IGMP представляет собой протокол уровня Internet, используемый для организации динамических групп хостов с целью группового обмена информацией (IP multicasting).
Протоколы уровня Internet (IP, ICMP и IGMP) более подробно рассмотрены в главе 3.
- Канальный уровень (Link Layer)
Для связи с непосредственно подключенными к нему сетями хост должен поддерживать коммуникационный протокол, используемый для обмена данными с сетью. Мы будем называть такой протокол MAC-протоколом (media-access layer protocol) или протоколом канального уровня (link layer).
На канальном уровне может использоваться множество протоколов в зависимости от используемой сетевой технологии.
Протоколы канального уровня рассмотрены в главе 2.