Стек протоколов tcp/ip

Актуальность выбранной темы прослеживается в нижеописанных
аспектах. Современное общество - информационное общество, то есть
движущая сила развития общества - производство информационного, а не
материального продукта. В информационном обществе производятся и
потребляются интеллект, знания.
Поэтому для каждого человека, живущего в информационном
обществе, очень важно уметь накапливать, упорядочивать и рационально
использовать информацию. Материальная база для этого: компьютер, радио,
телевидение, газеты и журналы, книги так далее. А основные источники
информации – это интернет.
Стек TCP/IP – это набор иерархически упорядоченных сетевых
протоколов. Название стек получил по двум важнейшим протоколам – TCP
(Transmission Control Protocol) и IP (Internet Protocol). Помимо них в стек
входят еще несколько десятков различных протоколов. Протоколы работают
друг с другом в стеке (англ. stack, стопка) — это означает, что протокол,
располагающийся на уровне выше, работает «поверх» нижнего, используя
механизмы инкапсуляции (объединение данных и методов работы с этими
данными в одной капсуле). Например, протокол TCP работает поверх
протокола IP.
В настоящее время протоколы TCP/IP являются основными для
Интернета, а также для большинства корпоративных и локальных сетей. В
операционной системе Microsoft Windows Server 2003 стек TCP/IP выбран в
качестве основного, хотя поддерживаются и другие протоколы (например,
стек IPX/SPX, протокол NetBIOS).
Стек протоколов TCP/IP обладает двумя важными свойствами: 1
- платформонезависимостью, т. е. возможна его реализация на самых
разных операционных системах и процессорах;

1 Грошев А. С. Информатика: Учебник для вузов / А.С. Грошев. – Архангельск, Арханг. гос. техн. ун-т, 2010
.– 484 с

- открытостью, т. е. стандарты, по которым строится стек TCP/IP,
доступны любому желающему.
В рамках проекта ARPANET (предшественника интернета) в начале 80-
х годов были разработаны и опубликованы основные протоколы стека
TCP/IP – IP, TCP и UDP. Важным фактором распространения TCP/IP стала
реализация этого стека в операционной системе UNIX 4.2 BSD (1983). В 90-е
годы по мере развития Интернета роль стека TCP/IP сильно возросла. Стек
TCP/IP разработан на основе модели сетевого взаимодействия DARPA, хотя
между уровнями модели DARPA, международной семиуровневой моделью
OSI и стеком TCP/IP может быть установлено соответствие. В начале XXI
века стек TCP/IP приобретает ведущую роль в средствах коммуникации как
глобальных, так и локальных сетей.
Стек представлен в виде абстракции, которая объясняет принципы
обработки и приема данных. Протоколы этих уровней полностью реализуют
функциональные возможности модели OSI. На стеке протоколов TCP/IP
построено все взаимодействие пользователей в IP-сетях. Стек является
независимым от физической среды передачи данных.
Стек протоколов сети TCP/IP имеет 4 уровня: 2
1. Канальный (Link).
2. Сетевой (Internet).
3. Транспортный (Transport).
4. Прикладной (Application).
1. Прикладной уровень.
Прикладной уровень обеспечивает возможность взаимодействия между
приложением и другими уровнями стека протоколов, анализирует и
преобразовывает поступающую информацию в формат, подходящий для
программного обеспечения. Является ближайшим к пользователю и
взаимодействует с ним напрямую.
2 Сетевое администрирование на основе Microsoft Windows Server, 2003 (электронный ресурс): курс лекций
и лабораторный практикум / Е. В. Котельников, Н. А. Кротова; Федеральное агентство по образованию,
Вятский гос. гуманитарный ун-т. - Киров: Изд-во ВятГГУ, 2018. - 159 с: ISBN 978-5-93825-539-5
Самые распространенные протоколы:
- HTTP;
- FTP;
- SMTP;
- DNS.
Каждый протокол определяет собственный порядок и принципы
работы с данными.
HTTP (HyperText Transfer Protocol) предназначен для передачи данных.
По нему отправляются, например, документы в формате HTML, которые
служат основой веб-страницы. Упрощенно схема работы представляется как
«клиент – сервер». Клиент отправляет запрос, сервер его принимает,
должным образом обрабатывает и возвращает конечный результат.
FTP (File Transfer Protocol)  служит стандартом передачи файлов в сети.
Клиент посылает запрос на некий файл, сервер ищет этот файл в своей базе и
при успешном обнаружении отправляет его как ответ.
SMTP (Simple Mail Transfer Protocol)  используется для передачи
электронной почты. SMTP-операция включает в себя три последовательных
шага:
1) определение адреса отправителя. Это необходимо для
возвращения писем;
2) определение получателя. Этот шаг может повторяться некоторое
количество раз при указании нескольких адресатов;
3) определение содержимого сообщения и отправка. В качестве
служебной информации передаются данные о типе сообщения. Если сервер
подтверждает готовность принять пакет, то совершается сама транзакция.
2. Транспортный уровень.
Он отвечает за обеспечение доставки информации с требуемым
качеством между любыми узлами сети.
На транспортном уровне полученная информация обрабатывается как
единый блок, вне зависимости от содержимого. Полученные сообщения

делятся на сегменты, к ним добавляется заголовок, и все это отправляется
ниже.
Протоколы передачи данных:
- TCP;
- UDP.
TCP (Transmission Control Protocol)  - самый распространенный
протокол. Он отвечает за гарантированную передачу данных. При отправке
пакетов контролируется их контрольная сумма, процесс транзакции. Это
значит, что информация дойдет «в целости и сохранности» независимо от
условий.
UDP (User Datagram Protocol) - второй по популярности протокол. Он
также отвечает за передачу данных. Отличительное свойство кроется в его
простоте. Пакеты просто отправляются, не создавая особенной связи.
3. Сетевой уровень.
Сетевой уровень из полученной информации образует пакеты и
добавляет заголовок. Наиболее важной частью данных являются IP и MAC-
адреса отправителей и получателей.
IP-адрес (Internet Protocol address) – логический адрес устройства.
Содержит информацию о местоположении устройства в сети. Пример
записи: [192.168.33.4].
MAC-адрес (Media Access Control address) – физический адрес
устройства. Используется для идентификации. Присваивается сетевому
оборудованию на этапе изготовления. Представлен как шестибайтный номер.
Например: [08-00-27-AB-0E-25].
Сетевой уровень отвечает за:
- Определение маршрутов доставки.
- Передачу пакетов между сетями.
- Присвоение уникальных адресов.
Маршрутизаторы - устройства сетевого уровня. Они прокладывают
путь между компьютером и сервером на основе полученных данных.

Самый популярный протокол этого уровня – IP.
IP (Internet Protocol) - интернет-протокол, предназначенный для
адресации в сети. Используется для построения маршрутов, по которым
происходит обмен пакетами. Не обладает никакими средствами проверки и
подтверждения целостности. Для обеспечения гарантий доставки
используется TCP, который использует IP в качестве транспортного
протокола. Понимание принципов этой транзакции во многом объясняет
основу того, как работает стек протоколов TCP/IP.
В сетях используются два вида IP-адресов:
1) публичные;
2) приватные.
4. Канальный уровень
На канальном уровне определяется взаимосвязь между устройством и
физической средой передачи, добавляется заголовок. Отвечает за кодировку
данных и подготовку фреймов для передачи по физической среде. На этом
уровне работают сетевые коммутаторы.
Самые распространенные протоколы:
1. Ethernet.
2. WLAN.
Ethernet – наиболее распространенная технология проводных
локальных сетей.
WLAN – локальная сеть на основе беспроводных технологий.
Взаимодействие устройств происходит без физических кабельных
соединений. Пример самого распространенного метода – Wi-Fi.
Таким образом, стек протоколов TCP/IP задает стандарты связи между
устройствами и содержит соглашения о межсетевом взаимодействии и
маршрутизации. Протоколы TCP/IP – это основа работы глобальной сети
Интернет. Это на сегодня самый распространенный набор протоколов.

TCP/IP - это список или стек протоколов, по сути, набор правил по
которым происходит обмен информации (реализуется модель коммутации
пакетов).
Важнейшие протоколы стека – IP, TCP и UDP – появились в начале 80-
х годов в рамках проекта ARPANET, предшественника Интернета.
Стандарты протоколов TCP/IP отражены в свободно доступных документах
RFC. Основные протокола стека: IP, TCP, UDP, ICMP, ARP, протоколы
маршрутизации RIP и OSPF, протоколы прикладного уровня HTTP, FTP,
POP3, SMTP, telnet, SNMP.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ:

1. Грошев А. С. Информатика: Учебник для вузов / А.С. Грошев. –
Архангельск, Арханг. гос. техн. ун-т, 2010. – 484 с.
2. Набиуллина С.Н. Информатика и ИКТ. Курс лекций. М.: Лань,
2019. - 72 с.
3. Сетевое администрирование на основе Microsoft Windows Server,
2003 (электронный ресурс): курс лекций и лабораторный практикум / Е. В.
Котельников, Н. А. Кротова; Федеральное агентство по образованию,
Вятский гос. гуманитарный ун-т. - Киров: Изд-во ВятГГУ, 2018. - 159 с: ISBN
978-5-93825-539-5.
4. Шмелева А. Г., Ладынин А. И. Информатика. Информационные
технологии в профессиональной деятельности: Microsoft Word. Microsoft
Excel: теория и применение для решения профессиональных задач. М.:
ЛЕНАНД, 2020. 304 с.