Лекция: Дайте определение понятиям “протокол” и “стек протоколов”. Охарактеризуйте протоколы IP, TCP, UDP, SMTP, POP3, IMAP, HTTP, FTP?

Протоколы, используемые совместно в сетях определенного типа, объединяются в совокупности, называемые стек протоколов.

общих принципов, правил, соглашений, обеспечивающих взаимодействие информационных систем и называемых протоколами.

TCP — дуплексный транспортный протокол с установлением соединения. Под установлением соединения подразумевают установление виртуального канала в сети путем обмена запросом и согласием на соединение между отправителем и получателем сообщения. К другим функциям ТСР относятся упаковка и распаковка пакетов на концах транспортного соединения; управление потоком — получатель одновременно с подтверждением правильности передачи сообщает размер окна, т.е. число пакетов, которые получатель готов принять или, что практически то же самое, число пакетов, которые отправитель может послать в сеть, не дожидаясь получения подтверждения об их правильном приеме; помещение срочных данных между специальными указателями, т.е. возможность управлять скоростью передачи.

Сетевой протоколIP — дейтаграммный сетевой протокол, т.е. протокол без установления соединения.

В дейтаграмных протоколах, сообщение разбивается на дейтаграммы. Дейтаграмма — это пакет, передаваемый независимо от других частей одного и того же сообщения в вычислительных сетях с коммутацией пакетов. Дейтаграммы одного и того же сообщения могут передаваться в сети по разным маршрутам и поступать к адресату в произвольной последовательности, что требует дополнительных операций по сборке сообщения из дейтаграмм в узлеполучателе. На внутренних участках маршрута контроль правильности передачи не предусмотрен и надежность связи обеспечивается лишь контролем в оконечном узле.

Протокол UDP (User Datagram Protocol — протокол пользовательских датаграмм) является одним из двух основных протоколов, расположенных непосредственно над IP. Он предоставляет прикладным процессам транспортные услуги, которые не многим отличаются от услуг, предоставляемых протоколом IP. Протокол UDP обеспечивает ненадежную доставку датаграмм и не поддерживает соединений из конца в конец. К заголовку IP-пакета он добавляет два поля, одно из которых, поле «порт», обеспечивает мультиплексирование информации между разными прикладными процессами, а другое поле — «контрольная сумма» — позволяет поддерживать целостность данных.

Примерами сетевых приложений, использующих UDP, являются NFS (Network File System — сетевая файловая система) и SNMP (Simple Network Management Protocol — простой протокол управления сетью).

Протокол SMTP (Simple Mail Transfer Protocol — простой протокол передачи почты) поддерживает передачу сообщений (электронной почты) между произвольными узлами сети internet. Имея механизмы промежуточного хранения почты и механизмы повышения надежности доставки, протокол SMTP допускает использование различных транспотных служб. Он может работать даже в сетях, не использующих протоколы семейства TCP/IP. Протокол SMTP обеспечивает как группирование сообщений в адрес одного получателя, так и размножение нескольких копий сообщения для передачи в разные адреса. Над модулем SMTP располагается почтовая служба конкретных вычислительных систем.

Протокол обмена почтовой информацией POP3 предназначен для разбора почты из почтовых ящиков пользователей на их рабочие места при помощи программ-клиентов. Если по протоколу SMTP пользователи отправляют корреспонденцию через Internet, то по протоколу POP3 пользователи получают корреспонденцию из своих почтовых ящиков на почтовом сервере в локальные файлы.

IMAP (англ. Internet Message Access Protocol — «Протокол доступа к электронной почте Интернета») — протокол прикладного уровня для доступа к электронной почте.

Аналогично POP3, служит для работы со входящими письмами, однако обеспечивает дополнительные функции, в частности, возможность поиска по ключевому слову без сохранения почты в локальной памяти.

IMAP предоставляет пользователю обширные возможности для работы с почтовыми ящиками, находящимися на центральном сервере. Почтовая программа, использующая этот протокол, получает доступ к хранилищу корреспонденции на сервере так, как будто эта корреспонденция расположена на компьютере получателя. Электронными письмами можно манипулировать с компьютера пользователя (клиента) без постоянной пересылки с сервера и обратно файлов с полным содержанием писем.

HTTP (HyperText Transfer Protocol — протокол передачи гипертекста) — символьно-ориентированный клиент-серверный протокол прикладного уровня без сохранения состояния, используемый сервисом World Wide Web.

Основным объектом манипуляции в HTTP является ресурс, на который указывает URI (Uniform Resource Identifier – уникальный идентификатор ресурса) в запросе клиента. Основными ресурсами являются хранящиеся на сервере файлы, но ими могут быть и другие логические (напр. каталог на сервере) или абстрактные объекты (напр. ISBN). Протокол HTTP позволяет указать способ представления (кодирования) одного и того же ресурса по различным параметрам: mime-типу, языку и т. д. Благодаря этой возможности клиент и веб-сервер могут обмениваться двоичными данными, хотя данный протокол является текстовым.

Протокол FTP(File Transfer Protocol — протокол передачи файлов) распространен также широко как TELNET. Он является одним из старейших протоколов семейства TCP/IP. Также как TELNET он пользуется транспортными услугами TCP. Существует множество реализаций для различных операционных систем, которые хорошо взаимодействуют между собой. Пользователь FTP может вызывать несколько команд, которые позволяют ему посмотреть каталог удаленной машины, перейти из одного каталога в другой, а также скопировать один или несколько файлов.

41) Как реализована адресация в стеке протоколов TCP/IP?

Адресация в TCP/IP. В TCP/IP различают два типа адресов. На канальном уровне используют адреса, называемые физическими. Это шестибайтовые адреса сетевых плат, присваиваемые изготови­телем контроллеров (как уже отмечалось, каждый изготовитель вместе с лицензией на изготовление получает уникальный диапазон адресов). На сетевом уровне используют сетевые адреса, иначе назы­ваемые виртуальными, или логическими.

Различают понятия сетевых адреса и имени, имеющих цифровое и буквенное выражения соот­ветственно.

Сетевой адрес называют IP-адресом. Это четырехбайтовый код, состоящий из двух частей: адре­са сети и адреса узла (заметим, что узел, имеющий IP-адрес, называют хостом). Имя характеризует пользователя. Его составляют в соответствии с доменной системой имен. Соответствие между 1Р-ад- ресом и IP-именем хоста устанавливается специальной службой имен. В Internet это DNS (Domain Name Service), в семиуровневой модели ISO — стандарт Х.500.

IP-имя, называемое также доменным именем, — удобное для человека название узла или сети. Имя отражает иерархическое построение глобальных сетей и потому состоит из нескольких частей (аналогично обычным почтовым адресам). Корень иерархии обозначает либо страну, либо отрасль знаний, например: ru — Россия, us — США, de — Германия, uk — Великобритания, edu — наука и образование, сот — коммерческие организации, org — некоммерческие организации, gov — прави­тельственные организации, mil — военные ведомства, net — служба поддержки Internet и т.д. Корень занимает в IP-имени правую позицию, левее записываются локальные части адреса и, наконец, перед символом @ указывается имя почтового ящика пользователя. Так, запись norenkov@wwwcdl.bmstu.ru расшифровывается следующим образом: пользователь norenkov имеет почтовый ящик в сервере wwwcdl организации bmstu в стране ru. Уже к 1998 г. число используемых доменных имен в сети Internet превысило один миллион.

IP-адрес — 32-битовое слово, записываемое в виде четырех частей (побайтно), разделенных точками. Каждые подсеть и узел в подсети получают свои номера, причем для сети (подсети) можно использовать от одного до трех старших байтов, а оставшиеся байты — для номера узла. Какая часть IP-адреса относится к сети, определяется ее маской, выделяющей соответствующие биты в 1Р-адресе. Например, для некоторой сети маска может быть 255.0.0.0, а для ее подсети — 255.255.0.0 и т.д. Тем самым описывается иерархия сетей.

Номера при включении нового хоста выдает организация-провайдер, предоставляющая телеком­муникационные услуги. Провайдер, в частности, обеспечивает включение IP-адреса и соответствую­щего ему IP-имени в сервер службы адресов DNS. Это означает запись данных о хосте в DIB (Directory Information Base) локального узла DNS.

При маршрутизации пользователь, отправляющий сообщение, задает IP-имя получателя. По­скольку маршрутизация в сети осуществляется по IP-адресам, то с помощью серверов DNS осуществ­ляется перевод указанного IP-имени в 1Р-адрес.

В локальной сети, где используются шестибайтовые адреса, называемые МАС-адресами, требу­ется преобразование IP-имен в МАС-адреса. Это преобразование выполняет маршрутизатор, связыва­ющий локальную сеть с территориальной, в соответствии с специальным протоколом ARP, имеющим­ся в стеке TCP/IP. Для этого в маршрутизаторе создается таблица соответствия IP-имен и МАС-адре- сов данной сети.

Маршрутизация в Internet организована по иерархическому принципу. Имеются уровни ЛВС и корпоративных сетей; маршрутных доменов, в каждом из которых используются единые протоколы и алгоритмы маршрутизации; административных доменов, каждый из которых соответствует некоторой ассоциации и имеет единое управляющее начало. В маршрутных доменах имеются внешние маршру­тизаторы для связи с другими маршрутными или административными доменами. Обращение из неко­торого узла к Internet (например, из wwwcdl.bmstu.ru по адресу www.eevl.ac.uk) происходит к ме­стному серверу (bmstu), и если там сведений об адресе назначения нет, то происходит переход к сер­веру следующего, более высокого уровня (ru) и далее по иерархии вниз до получения IP-адреса хоста назначения. В местном DNS-сервере могут быть сведения об IP-адресах хостов из удаленных доме­нов, если к ним происходят достаточно частые обращения из данного домена.