TCP/IP протоколи и Интернет

У овом поглављу биће говора о:

• TCP/IP моделу и сазнати у чему се разликује овај модел од OSI модела,

• како се реализује IP адресовање,

• шта је то и како се обавља подмрежно адресовање,

• како можемо да формирамо локалну мрежу и прикључимо на Интернет,

• најпознатијим Интернет услугама и алатима.

11.1 УВОД

За разлику од OSI модела настанак TCP/IP модела ишао је обрнутим редоследом: прво су направљени протоколи, a TCP/IP модел у ствари представља опис постојећих протокола. Зато у овом случају није било проблема са уклапањем TCP/IP протокола у модел: они се савршено уклапају. Проблем је што се у TCP/IP модел не уклапа ниједан други скуп протокола, па је TCP/IP модел, за разлику од OSI модела, погодан само за описивање TCP/IP мрежа.

Да бисмо разумели како је дошло до тога да се прво развију TCP/IP протоколи а тек потом TCP/IP модел, морамо се вратити у прошлост. Прва мрежа у свету била је Arpanet која је праотац данашњег Интернета. Два главна циља пројекта Arpanet била су да се изгради систем који ће омогућавати што једноставније повезивање у мрежу и да се обезбеди да мрежа може да преживи губитак мрежног хардвера (прекид неког линка или испад из рада неког чвора између изворишта и одредишта). На бази изграђеног скупа протокола који је функционисао и показао своје добре стране, направљен је нешто касније TCP/IP референтни модел.

У Интернету се користе TCP/IP протоколи, па се често TCP/IP протоколи називају и Интернет протоколи.

11.2. TCP/IP модел

 

TCP модел има четири слоја (слика 11.1): слој приступа мрежи, слој интернета, слој транспорта и слој апликације
	Слика 11.1. -TCP/IP модел

 

11.2.1. СЛОЈ ПРИСТУПА МРЕЖИ

Слој приступа мрежи или краће слој линка назива се понекад и слој интерфејса зато што обухвата драјвер уређаја (који се налази у оперативном систему) и мрежну интерфејс картицу (која се налази у рачунару). Драјвер уређаја и мрежна картица баве се свим хардверским детаљима физичког повезивања са медијумом који се користи. У овом слоју могу се налазити два специјализована протокола, ARP (Address Resolution Protocol) и RARP (Reverse Address Resolution Protocol), који ce употребљавају y неким типовима мрежног интерфејса (нпр., у етернету) за међусобно конвертовање адреса које користи интернет слој (IP адресе) и адреса које користи слој приступа мрежи (MAC адресе).

Слој приступа мрежи практично обједињује физички слој и слој везе OSI модела. У овом слоју се реализује пренос рамова између станица које се на лазе у истој локалној мрежи.

11.2.2. СЛОЈ ИНТЕРНЕТА

Слој интернета назива се и слој мреже, а бави се кретањем пакета по интернету. Термин интернет у називу овог слоја употребљен је у општем смислу, мада је овај слој присутан и у Интернету.

Слој интернета дефинише званичан формат пакета (тзв. IP пакет) и протокол који се назива IP (Internet Protocol). За идентификовање станице

Драјвер (енгл.: driver) је термин који генерално означава софтверску или хардверску јединицу за управљање са којом треба остварити комуникацију користе се IP адресе које се састоје од адресе мреже и адресе станице. Задатак слоја интернетa је да испоручи IP пакете до одредишта (које може да буде у другој мрежи), при чему пакети могу да стижу у одредиште мимо редоследа по коме су послати. Према томе, главни посао овог слоја је рутирање пакета, тј. одређивање његове најоптималније путање до одредишта како би се избегло загушење. Као што се види, функција TCP/IP слоја интернетa адекватна је функцији слоја мреже у OSI моделу.

Направимо аналогију са поштанским системом. Ако у поштанско сандуче у Београду убацимо неколико писама упућених на адресе у иностранству, писма ће, бар већина, стићи на своја одредишта, али не обавезно по редоследу слања. Писма ће на свом путу до одредишта проћи кроз једну или више међународних поштанских „вратница", али корисник не само да то не види већ не види да свака земља има своја поштанска правила: своје марке, жељене димензије коверата, начин исписивања адресе и своја правила о испоруци поште.

У слоју интернета обавезно се налазе три протокола: IP (Internet Protocol), ICMP (Internet Control Message Protocol) и IGMP (Internet Group Management Protocol).

11.2.3. CЛOJ ТРАНСПОРТА

Слој транспорта обавља услугу за слој изнад себе, тј. за слој апликације тако што се бави протоком порука између два крајња чвора. Пројектован је да омогући, исто као и у OSI транспортном слоју, ентитетским паровима у изворишним и одредишним станицама да конверзирају. У овом слоју дефинисана су два „с краја на крај" транспортна протокола: TCP и UDP.

TCP (Transmission Control Protocol) je поуздан конекциони протокол који дозвољава да се низ бајтова из једног рачунара испоручи без грешке било ком другом рачунару у интернету. Овај протокол бави се поделом (сегментацијом) поруке која му је прослеђена из слоја апликације на делове чија величина одговара слоју испод - слоју интернета, потврђивањем пријема јединице података итд. Пошто je у овом протоколу слој транспорта задужен за поуздан проток података, то нема потребе да слој апликације зна све ове детаље. На одредишту пријемни TCP процес поново саставља приспеле пакете у првобитну поруку. TCP такође управља протоком како пријемник не би био загушен великим бројем порука које не стиже да обради.

UDP (User Datagram Protocol) je непоуздан бесконекциони протокол. Он пружа слоју апликације много једноставнију услугу: шање пакете података који се називају датаграми из изворишта у одредиште без гаранције да ће послати датаграми стићи у одредиште. Ако се жели поузданост, она се остварује у слоју апликације. UDP се користи у случајевима када је брза испорука важнија од тачне испоруке (нпр., пренос rовора или видео слике).

Слој транспорта у TCP/IP моделу одговара слоју транспорта у OSI моделу.

11.2.4. СЛОЈ АПЛИКАЦИЈЕ

Слој апликације бави се детаљима дате апликације. Постоји много TCP/IP апликација које се налазе практично у свакој имплементацији (нпр., FTP, Telnet, DNS, SMTP, SNMP, HTTP, NNTP итд.). Неки од ових протокола веома су стари и већ превазиђени (нпр., Telnet), а стално се појављују нови.

Обично се каже да у TCP/IP моделу не постоје слој сесије и слој презентације. Међутим, то не значи да функције ова два слоја нису присутне у TCP/IP моделу. Напротив, слој апликације у TCP/IP моделу представља комбинацију слојева сесије, презентације и апликације у OSI моделу.

На слици 11.2 приказано је како су по слојевима TCP/IP модела распоређени неки од наведених TCP/IP протокола.

Слика 11.2. - Примери протокола и мрежа у TCP/IP моделу

На слици 11.3 приказано је кретање података у отпремној станици кроз TCP/IP слојеве (тј. кроз низ TCP/IP протокола). Сваки слоj додаје пристиглој јединици података своје заглавље (и завршне податке у најнижем слоју) у коме се налазе управљачке информације које су битне за тај слој.

На слици 11.4 представљена је структура етернет рама датог на слици 11.3, при чему је назначено постојање и дужина осталих виших протоколских јединица података.

На слици 11.5 приказано је кретање података у изворишној станици, a на слици 11.6 кретање података у одредишној станици.

TCP/IP модел има неколико недостатака. Већ је речено да TCP/IP модел није погодан за описивање било ког другог скупа протокола осим TCP/IP протокола. Овај модел, такође, не раздваја јасно интерфејс, услугу и протокол, што i а чини, за разлику од OSI модела, непогодним за пројектовање нових мрежа које користе нове технологије.

Коначно, TCP/IP модел не разликује (чак и не спомиње!) физички слој и слој везе. Слој ириступа мрежи у TCP/IP моделу није уопште слој у нормалном смислу у коме се термин користи у контексту протокола слојева, већ је он, у ствари, интерфејс између слоја мреже и слоја везе. Зато се у литератури понекад наводи да TCP/IP модел има пет слојева при чему се уместо најнижег слоја, слоја приступа мрежи, уводе, слично као код OSI модела, два слоја: слој везе и физички слој.

Слика 11.3. - Формирање јединица података у TCP/IP скупу протокола. У приказаном примеру се у слоју транспорта користи UDP протокол, a у слоју приступа мрежи се користи етернет протокол. У случају када се у слоју транспорта користи TCP протокол, у овом слоју би се на апликационе податке додало TCP заглавље. Исто тако, да се у слоју приступа мрежи користи неки други протокол, рам би се формирао са одговарајућим заглављем

Слика 11.4. - Структура етернет рама

Слика 11.5. - Кретање јединице података у станици која шаље податке. Види се да више различитих протокола могу да шаљу јединице података у протокол у нижем слоју. Мада то на овој слици није назначено, напоменимо да ICMP протоколу могу директно да приступе и неки апликациони програми (нпр., дијагностички програми Traceroute и Ping), као и да у неким случајевима апликациони програм може директно да приступи IP протоколу

Слика 11.6. - Кретање јединице података у пријемној станици. Види се да протокол који се налази у слоју N може да шаље јединице података у различите протоколе у слоју N+1. Као што је наведено у потпису слике 11.5, ICMP протокол (па чак) и IP протокол могу да комуницирају са апликационим програмима, мада то на овој слици није назначено

 

Да закључимо:

• TCP/IP модел практично се не користи, али су TCP/IP протоколи у најширој употреби,

• OSI модел се много користи, посебно при пројектовању и у процесу учења јер олакшава разумевање организације и функционисања мрежа, док OSI протоколи нису у пракси прихваћени.

Данас се највише користи TCP/IP скуп протокола. Примењује се у великом броју мрежа, а посебну популарност је стекао због тога што се користи у Интернету. Због тога сви мрежни оперативни системи подржавају TCP/IP протоколе.