Основное, что отличает Интернет от других сетей — это ее протоколы — TCP/IP. Термин TCP/IP связан с протоколами взаимодействия между компьютерами в сети Интернет. Он описывает технологию межсетево­го взаимодействия.

Свое название протокол TCP/IP получил от 2 коммуникационных протоколов (или протоколов связи): Transmission Control Protocol (TCP) и Internet Protocol (IP). Несмотря на то, что в сети Интернет используется большое число других протоколов, Интернет часто называют TCP/IP-сетью, так как эти 2 протокола, безусловно, являются важнейшими.

В сети Интернет существует 7 уровней взаимодействия между ком­пьютерами: физический, логический (канальный), сетевой, транспорт­ный, сеансов связи, представительский и прикладной. Соответственно каждому уровню взаимодействия соответствует свой набор протоколов или правил взаимодействия:

1.Протоколы физического уровня определяют вид и характеристи­ки линий связи между компьютерами. В сети Интернет использу­ются практически все известные в настоящее время способы свя­зи: от простого провода до волоконно-оптических линий связи.

2.Для каждого типа линий связи разработан соответствующий про­токол логического уровня, занимающийся управлением и переда­чей информации по каналу. К протоколам логического уровня для телефонных линий относятся протоколы SLIP (Serial Line Interface Protocol) и PPP (Point to Point Protocol). Канальный уровень выпол­няет форматирование блока данных, контроль ошибок, адресацию и другие функции, необходимые чтобы гарантировать точную пе­редачу данных между соседними системами.

3.Протоколы сетевого уровня отвечают за передачу данных между устройствами разных сетей, т. е. занимаются маршрутизацией пакетов в Сети. К протоколам сетевого уровня принадлежат IP (Internet Protocol) и ARP (Address Resolution Protocol).

4.Протоколы транспортного уровня управляют передачей данных из одной программы в другую. К протоколам транспортного уров­ня принадлежат TCP (Transmission Control Protocol) и UDP (UserDatagram Protocol).

5.Протоколы уровня сеансов связи отвечают за установку, поддер­жание и уничтожение соответствующих каналов. В сети Интер­нет этим занимаются уже упомянутые TCP и UDP-протоколы, а также протокол UUCP (Unix to Unix Copy Protocol).

6.Протоколы представительского уровня занимаются обслужива­нием прикладных программ. К программам представительского уровня принадлежат программы, запускаемые для предоставления различных услуг абонентам. К таким программам, например, отно­сятся: telnet-сервер, FTP-сервер, Gopher-сервер, NFS-сервер, NNTP (Net News Transfer Protocol), SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) и др. Представительский уровень определяет способ представления информации для обмена между прикладными программами и име­ет дело лишь с синтаксисом данных.

7.Протоколы прикладного уровня отвечают за предоставление се­тевых информационных услуг и используются непосредственно пользователем прикладных программ. На этом уровне реализуют­ся функции, отвечающие потребностям пользователя. Расширение функциональных возможностей Сети путем добавления уровня за уровнем приводит к созданию дружественного и полезного ин­струментария.

Наиболее полной в настоящее время считается модель открытой си­стемы межсоединений — Open System Interconnection (OSI). Она описы­вает систему взаимодействий в процессах обмена сообщениями и дан­ными между узлами сетей. Модель основана на декомпозиции среды на 7 вышерассмотренных уровней, взаимодействие между которыми опи­сывается соответствующими стандартами, что обеспечивает практиче­ски полную «прозрачность» взаимодействия вне зависимости от того, каким образом построен любой из уровней в каждой конкретной реали­зации.

Межсетевой протокол (IP). С помощью линий связи обеспечивает­ся доставка данных из одного пункта в другой. Интернет может до­ставлять данные во многие точки мира.

Различные участки сети Интернет связываются с помощью системы компьютеров (называемых маршрутизаторами), соединяющих между собой сети.

Если проводить аналогию между Интернет и почтой, рассматривая доставку данных в нужную точку, то линии связи и сети будут эквивалентны средствам доставки почты (поезд, автомобиль, самолет и т.п.), а маршрутизаторы будут играть роль почтовых отделений (там реша­ется, куда направлять конверты с почтой).

Определенные правила, называемые протоколами, регламентируют порядок работы в Интернете. Межсетевой протокол (IP) отвечает за адресацию, т. е. гарантирует, что маршрутизатор знает, что делать с вашими данными, когда они поступят. Проводя аналогию с почтовым ведомством, можно сказать, что межсетевой протокол выполняет функ­ции конверта с адресом.

Определенная адресная информация приводится в начале любого сообщения. Она дает Сети достаточно сведений для доставки пакета данных.

Начало адреса содержит информацию для маршрутизаторов о том, к какой сети относится ваш компьютер. Правая часть адреса служит для того, чтобы сообщить Сети, какой компьютер должен получить этот па­кет. Интернет выполнит свою задачу, когда маршрутизаторы направят данные в соответствующую сеть, а эта локальная сеть — в соответству­ющий компьютер.

По целому ряду технических причин (в основном это аппаратные ограничения) информация, посылаемая по IP-сетям, разбивается на порции, называемые пакетами. В одном пакете обычно посылается до 1500 символов информации. Это не дает возможности одному пользо­вателю монополизировать сеть, однако позволяет каждому рассчиты­вать на своевременное обслуживание. Это также означает, что в слу­чае перегрузки Сети качество ее работы несколько ухудшается для всех пользователей. Поскольку данные помещаются в IP-конверт, то Сеть имеет всю информацию, необходимую для перемещения пакета в пункт назначения. Но здесь возникает сразу несколько проблем:

• в большинстве случаев объем пересылаемой информации превы­шает 1500 символов;

• может произойти ошибка, так как сети иногда теряют пакеты или повреждают их при передаче;

• последовательность доставки пакетов может быть нарушена, т.е. отосланные по одному адресу одно за Другим 2 письма придут не в порядке их отправления.

Протоколы управления передачей данных. Для решения упомяну­тых выше проблем используется «протокол управления передачей» (Transmission Control Protocol , TCP).

Информацию, передаваемую по Сети, TCP разбивает на порции. Каж­дая порция нумеруется, чтобы можно было проверить, вся ли инфор­мация получена, и разложить данные в правильном порядке. Порция данных помещается в пакет TCP, который, в свою очередь, помещается в IР-конверт и передается в сеть.

На принимающей стороне программное обеспечение протокола TCP собирает конверты, извлекает из них данные и располагает их в пра­вильном порядке. Если каких-нибудь пакетов нет, программа просит отправителя передать их еще раз. После размещения всей информации в правильном порядке эти данные передаются той прикладной програм­ме, которая использует услуги TCP.

В реальной жизни пакеты не только теряются, но и претерпевают из­менения по дороге ввиду кратковременных отказов телефонных линий. TCP решает и эту проблему. При помещении данных в пакет, произво­дится вычисление контрольной суммы. Когда пакет прибывает в пункт назначения, TCP обеспечивает вычисление контрольной суммы и срав­нивает ее с той, которую послал отправитель. Если значения не совпада­ют, то при передаче произошла ошибка. Принимающий TCP отключает этот пакет и запрашивает повторную передачу.

Протокол TCP создает видимость выделенной линии связи между двумя прикладными программами, так как гарантирует, что информа­ция, входящая на одном конце линии, выходит на втором. В действи­тельности выделенного канала между отправителем и получателем не существует, однако создается впечатление, что он есть, и на практике этого обычно бывает достаточно.

Формирование ТСР-соединения требует значительных расходов и за­трат времени. Если этот механизм не нужен, лучше не использовать его. Если данные, которые необходимо послать, помещаются в одном паке­те и гарантия доставки не особенно важна, может быть использован другой протокол, который позволяет избежать таких расходов. Он на­зывается «протокол пользовательских дейтаграмм» (User Datagram Pro ­ tocol , UDP) и используется в некоторых прикладных программах.

UDP используется в тех случаях, когда посылаются только корот­кие сообщения, и могут повторить передачу данных, если ответ задер­живается.

Иерархию управления в TCP/IP - сетях можно представить в виде 5-уровневой концептуальной модели, приведенной на рис. .

Рис. . Иерархия протоколов TCP/IP

Общим и основополагающим элементом этой структуры является Internet Protocol (IP). Он осуществляет передачу информации от узла к узлу.

Первый уровень — физический, описывает ту или иную среду пере­дачи данных.

На втором уровне — канальном, срабатывает аппаратно-зависимое программное обеспечение, реализующее распространение информа­ции на том или ином отрезке среды передачи данных:

Третий уровень (сетевой) представляет собой протокол IP. Его главная задача — маршрутизация (выбор пути через множество промежуточных узлов) при доставке информации от узла-отправителя до узла-адресата. Вторая важная задача протокола IP— сокрытие аппаратно-программных особенностей среды передачи данных и предоставление вышележащим уровням единого унифицированного и аппаратно независимого интер­фейса для доставки информации. Достигаемая при этом канальная (аппа­ратная) независимость и обеспечивает многоплатформенное применение приложений, работающих под управлением IP.

При этом протокол IP не гарантирует доставку пакетов, сохранение по­рядка и целостности пакетов и Не различает логические объекты (про­цессы), порождающие поток информации. Эти задачи других протоколов — TCP и UDP, относящихся к четвертому транспортному уровню.

На пятом уровне (прикладном) находятся прикладные задачи, за­прашивающие услуги у транспортного уровня.