Семейство протоколов TCP/IP. Структура стека

 

4. Транспортный уровень

TCP

Протокол TCP обеспечивает надежную доставку потоков и сервис поддержки виртуальных  соединений за счет использования подтверждений  и повторной передачи пакетов  при возникновении необходимости. 

Структура заголовка TCP показана на рисунке.

Рис.4. Структура TCP

Порт отправителя

Номер порта-отправителя.

Порт получателя

Номер порта-получателя.

Порядковый номер

Порядковый номер первого октета в данном сегменте  (за исключением  присутствия SYN).  При наличии SYN  поле порядкового номера содержит изначальный  порядковый номер (Initial Sequence Number - ISN)  и первый октет имеет номер ISN+1.

Номер подтверждения

Если бит управления ACK  установлен  (1),  это поле содержит значение следующего порядкового номера,  который  отправитель сегмента ожидает496  Стек TCP/IP  получить.  После организации  соединения значение этого поля устанавливается  во всех случаях.

Смещение данных

4-битовое поле, указывающее число  32-битовых слов в заголовке  TCP. После заголовка размещаются  данные, поэтому поле указывает  на начало данных в пакете. Заголовок пакетов TCP всегда имеет  размер, кратный 32 битам. 

Резерв

Зарезервированное поле размером 6 битов.

Биты управления

6 битовое поле, содержащее флаги  управления:

U (URG) - значимое поле указателя  важности;

A (ACK) - значимое поле подтверждения; 

P (PSH) - функция push;

R (RST) - сброс соединения;

S (SYN) - синхронизация порядковых  номеров; 

F (FIN) - нет данных от отправителя. 

Окно

16-битовое поле,  содержащее число  октетов данных,  которые отправитель  данного сегмента будет воспринимать,  начиная с октета,  указанного  в поле подтверждения. 

Контрольная сумма

16-битовое значение контрольной  суммы, вычисляемой для 16-битовых  слов заголовка и текста.  Если  сегмент содержит нечетное число  октетов в заголовке /или тексте, последние октеты дополняются  справа 8 нулями для выравнивания  по 16-битовой границе. Биты заполнения (0) не передаются в сегменте  и служат только для расчета  контрольной суммы.  При расчете  контрольной суммы значение самого  поля контрольной суммы принимается  равным 0.

Указатель важности

16-битовое значение положительного  смещения от порядкового номера  в данном сегменте. Это поле  указывает порядковый номер октета, с которого начинаются важные (urgent) данные. Поле принимается во внимание только для пакетов с установленным флагом U.

Опции

Опции передаются в конце заголовка TCP и всегда имеют размер, кратный 8 битам. При расчете контрольной  суммы пакета значения опций принимаются  во внимание. Опции могут начинаться на любой границе октета.

Существуют два формата опций: TCP  497

•  Однооктетные опции

•  Многооктетные опции, содержащие поля типа опции (1 октет), ее размера (1 октет) и собственно опций.

Поле длины опций учитывает  все субполя опций - тип, размер и сами опции. Список опций может закончиться раньше, нежели указывает поле смещения данный,  поэтому значения битов после поля End-of-Option  должны быть заполнены нулями. 

Протокол TCP Должен реализовать все  опции.

Данные

Поле данных TCP или протоколов вышележащих  уровней.

UDP

Протокол UDP (User Datagram Protocol -  протокол пользовательских дейтаграмм) обеспечивает простой сервис передачи сообщений без гарантии доставки для ориентированных на транзакции услуг. Каждый заголовок UDP содержит идентификаторы портов отправителя и получателя,  которые позволяют протоколам вышележащих уровней связать указанные приложения и услуги с хостами. 

Mobile IP 

Протокол Mobile IP позволяет перемещать узлы IP из одной подсети в другую. Для идентификации каждого мобильного узла используется его "домашний адрес",  независимо от текущего положения этого узла в сети Internet.  При обращении из другого места с мобильным узлом также связывается адрес care-of,  который обеспечивает информацию о текущем месте подключения узла к Internet.  Протокол позволяет регистрировать адреса care-of  с "домашним агентом".  Агент передает дейтаграммы,  адресованные мобильному узлу через туннель, используя адрес care-of. После доставки на удаленный конец туннеля каждая дейтаграмма передается мобильному узлу. Протокол Mobile IP можно использовать в однородных и гетерогенных сетях.  Mobile IP определяет группу новых управляющих сообщений, передаваемых с использованием UDP, Registration Request (запрос регистрации) и Registration Reply (отклик на запрос регистрации).

Пакеты IP  содержат IP-адреса отправителя  и получателя,  после которых  указывается номер порта UDP  для  отправителя и получателя,  а  за ними следуют поля протокола Mobile IP.  Пакеты Mobile IP  могут являться запросами регистрации (Registration Request) или откликами на такие запросы (Registration Reply).

Van Jacobson

Протокол Van Jacobson  обеспечивает механизм компрессии TCP, существенно повышающий эффективность работы систем TCP/IP  на низкоскоростных (300 - 19200 бит/с) последовательных каналах.

XOT 

Протокол XOT является реализацией X.25 over TCP компании Cisco Systems. 

MGCP

Протокол MGCP (Media Gateway Control Protocol -  протокол управления шлюзом между средами)  используется для управления телефонными шлюзами с помощью внешних элементов управления вызовами, называемых контроллерами шлюза сред (media gateway controller) или агентами вызовов (call agent).  Телефонный шлюз является элементом сети,  обеспечивающим преобразование звуковых сигналов, переносимых по телефонным каналам, в пакеты данных, передаваемые через Internet, и обратное преобразование. 

SGCP

Протокол SGCP (Simple Gateway Control Protocol -  простой протокол управления шлюзом) используется для управления телефонными шлюзами с помощью внешних элементов управления вызовами.  Телефонный шлюз является элементом сети,  обеспечивающим преобразование звуковых сигналов,  переносимых по телефонным каналам,  в пакеты данных, передаваемые через Internet, и обратное преобразование. 

 

5. Сеансовый уровень

DNS

Протокол DNS (Domain Name Service - служба доменных имен) обеспечивает поиск имен хостов,  используя распределенную по сетевым серверам имен базу данных.

Формат сообщений DNS показан на рисунке.

Рис.5 Формат сообщений DNS

Идентификатор

16-битовое поле для обозначения  соответствия между запросами  и

откликами.

Q

1-битовый флаг запроса (query).

Запрос

4-битовое описание типа сообщения: 

0  стандартный запрос (адрес  по имени).

1 обратный запрос (имя по адресу).

2  запрос состояния сервера. 

A

Authoritative Answer -  1-битовый флаг,  показывающий отклик от уполномоченного (authoritative) сервера имен.

T

Truncation -  отбрасывание.  1-битовый флаг,  говорящий об отбрасывании сообщения.

R

1-битовый флаг,  устанавливаемый  устанавливаемый для разрешения запроса рекурсивным путем.

V

1-битовый флаг поддержки рекурсивного  сервиса. 

B

3-битовое поле, зарезервированное  для использования в будущем  (0).

RCode

Код отклика - 4-битовое поле,  устанавливаемое  сервером имен для обозначения состояния запроса:

0  нет ошибок.

1 невозможно интерпретировать  запрос из-за формальной ошибки. 

2  обработка невозможна из-за  сбоя на сервере. 

3  запрошенное имя не существует. 

4  неподдерживаемый тип запроса. 

5  отказ от выполнения запроса. 

Счетчик вопросов

16-битовое поле, содержащее число  записей в разделе вопросов.

Счетчик ответов

16-битовое поле, содержащее число  записей о ресурсах в разделе  ответов. 

Счетчик Authority 

16-битовое поле,  определяющее  число записей о ресурсах сервера  имен в разделе authority (полномочия).

Счетчик дополнений

16-битовое поле,  определяющее  число записей о ресурсах сервера  имен в дополнительном разделе. 

NetBIOS/IP

NetBIOS/IP является стандартным протоколом поддержки сервиса NetBIOS в средах TCP/IP  как для локальных сетей,  так и для Internet.  Определены различные типы узлов для поддержки разных топологий ЛВС и Internet,  а также для обеспечения возможности использования широковещательных пакетов IP или запрета широковещания. 

 

 

 

6. Прикладной уровень

HTTP

HTTP (Hypertext Transfer Protocol -  протокол передачи гипертекста) представляет собой протокол уровня приложений, обеспечивающий простой и быстрый способ организации распределенных гиперсред для совместного использования в сети.  Сообщения передаются в формате,  похожем на форматы Internet Mail и MIME (Multipurpose Internet Mail Extensions). 

Пакет запроса

Формат запросов показан на рисунке.

Рис.6 Структура заголовка запроса HTTP

Метод

Метод, который нужно выполнить  для ресурса.

Запрашиваемый URI

Универсальный идентификатор ресурса (Uniform Resource Identifier URI),  к которому адресуется запрос, т.е. сетевого ресурса.

Версия HTTP

Используемая версия протокола HTTP.

Пакеты откликов

Формат откликов HTTP показан на рисунке.

Рис.7 Структура отклика HTTP

Версия HTTP

Используемая версия протокола HTTP.

Код состояния

3-значное целое число, указывающее  код результата.

Причина

Текстовое описание результата запроса.

FTP

Протокол FTP (File Transfer Protocol -  протокол переноса файлов)  обеспечивает базовые элементы системы совместного использования файлов хостами сети.  Протокол FTP  использует TCP  для создания виртуальных соединений,  обеспечивающих поддержку управления.  Для операций переноса файлов организуется отдельное соединение TCP. Управляющие соединения используют образ протокола TELNET для обмена командами и сообщениями между хостами сети.

TFTP

Протокол TFTP (Trivial File Transfer Protocol - тривиальный протокол переноса файлов) использует дейтаграммы UDP. TFTP поддерживает операции записи и чтения файлов,  но не поддерживает служб каталогов и проверки полномочий (авторизации) пользователей.

Finger

Протокол Finger  обеспечивает простой интерфейс с удаленными программами,  обеспечивающими информацию о пользователях.  Это протокол обмена информацией о пользователях на базе протокола TCP  с использованием порта 79 (восьмеричный номер -  117).  Локальный хост открывает TCP-соединение с удаленным хостом через порт Finger.  После этого удаленная сторона получает доступ к RUIP для обработки запросов о пользователях.  Локальный хост посылает RUIP  одну строку запроса на основе спецификации запросов Finger  и ожидает отклика RUIP.  После получения и обработки запроса RUIP  возвращает ответ,  инициируя завершение сеанса и разрыв соединения. Локальный хост получает ответ и сигнал закрытия сеанса, после чего разрывает соединение. 

Gopher

Протокол Internet Gopher  и одноименная программа используют модель клиент-сервер.  Этот протокол предполагает использование надежного протокола доставки TCP. Серверы Gopher прослушивают порт 70 (этот номер порта выделен для протокола Gopher  комитетом IANA).  Документы Gopher могут располагаться на множестве хостов Internet.  Пользователи запускают клинетскую программу на своем компьютере, подключаются к серверу Gopher и посылают ему селектор (строка текста,  которая может быть пустой) через соединение TCP  с использованием пердопределенного порта.  Сервер отвечает на запрос текстовым блоком,  завершающимся точкой в пустой строке и разрывает соединение.

S-HTTP

Протокол S-HTTP (Secure HTTP) обеспечивает механизм защищенной связи между парами клиент-сервер HTTP  для того,  чтобы можно было выполнять коммерческие транзакции с помощью широкого класса приложений. S-HTTP обеспечивает гибкое решение для поддержки множества ортогональных режимов работы,  механизмов управления ключами,  моделей доверия, криптографических алгоритмов и форматов инкапсуляции путем согласования опций между участниками каждой транзакции.  Сообщения Secure HTTP  синтаксически совпадают с сообщениями HTTP  и состоят из строк запроса или состояния,  за которыми следует заголовок и текст сообщения.  Однако заголовки S-HTTP

IMAP4 

Протокол IMAP4 (Internet Message Access Protocol, Version 4rev1) обеспечивает клиентам доступ и возможность манипуляций с почтовыми сообщениями на сервере. IMAP4  поддерживает операции с удаленными папками сообщений,  называемыми почтовыми ящиками (mailbox)  как при работе с локальными почтовыми ящиками.  Протокол IMAP4  обеспечивает также поддержку offline-клиентов для ресинхронизации с сервером. 

IPDC 

IPDC (IP Device Control -  управление устройствами IP)  представляет собой семейство протоколов, компоненты которого можно использовать совместно или по отдельности для управления соединениями,  средой и передачей сигнализации.  Этот протокол решает задачи одного или нескольких протоколов управления шлюзами,  расположенными на границе между коммутируемой телефонной сетью и сетью internet,  а также завершающих коммутируемые транки^*.  Примерами таких устройств могут служить серверы доступа и шлюзы VoIP (голос через IP).  Необходимость разделения протоколов управления от системы сигнализации возникает в тех случаях, когда требуется,  чтобы логика управления сервисом для обработки соединений полностью или частично была реализована за пределами шлюзов.  Протокол IPDC  был построен на базе структуры,  обеспечиваемой протоколом DIAMETER,  который был специально разработан для аутентификации, авторизации и ведения учета. 

Примечание: Соединительная линия, транк — комплекс технических средств, включающих в себя: