tcp ip model with different layers
Cjelovit vodič za slojeve TCP / IP modela:
Sve smo naučili Sigurnost vatrozida u našem prethodnom vodiču. Ovdje ćemo u ovom vodiču naučiti o TCP / IP modelu.
TCP / IP model odnosi se na protokol upravljanja prijenosom i internetski protokol.
Trenutni internetski model koristi ovaj mrežni model u komunikacijske svrhe. Pročitajte Tutoriali za umrežavanje za jasno razumijevanje koncepta.
Ti su protokoli jednostavno kombinacija pravila koja reguliraju svaku komunikaciju putem mreže. Oni pak odlučuju o putu kojim će se ići za komunikaciju između izvora i odredišta ili interneta.
TCP / IP model sastoji se od četiri sloja koji zaključuju cjelokupni proces komunikacije. U ovom uputstvu detaljno ćemo pogledati funkcionalnost svakog sloja.
Kao ispitivač softvera, potrebno je suosjećati s TCP / IP modelom, jer softverske aplikacije rade na gornjem sloju, tj. Aplikacijskom sloju ovog modela.
Što ćete naučiti:
Mrežna arhitektura
Četveroslojna arhitektura je sljedeća:
kako izvršiti jar datoteku
Protokoli i mreže korišteni u ovom mrežnom modelu prikazani su na donjoj slici:
Sažmimo protokole i glavne uporabe svakog sloja u TCP / IP modelu uz pomoć donjeg dijagrama.
Funkcije svakog sloja u TCP / IP modelu
U nastavku su navedene razne funkcije svakog sloja u TCP / IP modelu.
Mrežni pristupni sloj
Funkcije sloja mrežnog pristupa date su u nastavku:
- Ovo je donji sloj TCP / IP modela i uključuje sve funkcionalnosti fizičkog sloja i sloja podatkovne veze OSI referentnog modela.
- Stoga karakterizira protokole, hardver i medije koji će se koristiti za komunikaciju.
- Paketi podataka s internetskog sloja prenose se na ovaj sloj za slanje na odredište putem fizičkog medija.
- Glavni zadatak ovog sloja je kombinirati bajtove podataka u okvire i pružiti neki mehanizam za prijenos IP podatkovnog okvira preko fizičkog medija.
- Točka do točke (PPP) je protokol koji se koristi za povezivanje točke do točke preko iznajmljenih linija. Također je postavljen za pružanje veze između krajnjeg korisnika i davatelja internetskih usluga putem modema. Također podržava pružanje IP adresa putem PPP veza.
- Većina krajnjih korisnika preferira Ethernet vezu koja radi samo na Ethernet protokolu podatkovne veze. Tako se stvara PPP preko Etherneta koji omogućuje slanje enkapsuliranih okvira podataka unutar Ethernet okvira.
- PPPoE u početku gradi tunel između mrežnih uređaja krajnjeg korisnika poput usmjerivača i ISP usmjerivača. Zatim usmjerivač šalje PPP okvire preko tog tunela dok tunel radi kao veza od točke do točke između usmjerivača. Sada se podaci prenose i putem WAN mreža zahvaljujući ovoj tehnologiji.
- PPP također koristi postupak provjere autentičnosti za provjeru odgovornosti za upotrebu podataka kod ISP-a. Metode uključuju protokol provjere autentičnosti lozinke (PAP) i protokol provjere autentičnosti rukovanja kanalom (CHAP).
Internetski sloj
- Drugi sloj odozdo je internetski sloj.
- Nakon što podatke segmentira TCP ili UDP dodavanjem odgovarajućih zaglavlja u podatkovni paket, poslat će ih na donji sloj za daljnju komunikaciju.
- Odredišni domaćin kojem je namijenjen podatkovni paket može se nalaziti u nekoj drugoj mreži čiji se put može doći prolaskom kroz razne usmjerivače. Dužnost je internetskog sloja dodijeliti logičke adrese i učinkovito usmjeravati podatkovne pakete na odredišnu mrežu.
- Internetski sloj (IP) najpopularniji je protokol koji se koristi za izvršavanje ovog zadatka.
internetski protokol
Svrha ovog protokola je usmjeravanje podatkovnih paketa na odredište prema informacijama u zaglavlju paketa slijedeći niz protokola.
Dodavanjem zaglavlja koje ima IP adresu izvora i odredišta, segment primljen od TCP-a ili UDP-a pretvara se u PDU poznat kao paket. Kad paket stigne na usmjerivač, on gleda odredišnu adresu u zaglavlju, a zatim prosljeđuje paket prema sljedećem usmjerivaču kako bi stigao na odredište.
Shvatimo to na primjeru:
Na donjoj slici, kada domaćin A želi komunicirati s hostom B, neće koristiti nijedan protokol usmjeravanja jer su oba u istom mrežnom rasponu s IP adresama istog skupa.
Ali ako Host A želi poslati paket Hostu C, tada uz pomoć protokola otkriva da je odredišni domaćin neke druge mreže. Stoga će gornji format potražiti tablicu usmjeravanja kako bi saznao sljedeću hop adresu za dolazak do odredišta.
U tom će slučaju domaćin A doći do domaćina C putem usmjerivača A, B i C. Kako je usmjerivač C izravno povezan s odredišnom mrežom preko prekidača, paket se isporučuje hostu C.
Usmjerivač dobiva sve informacije povezane s usmjeravanjem iz polja zaglavlja IP-a. Mrežni sloj TCP / IP (sloj veze podataka) bit će odgovoran za isporuku paketa podataka od kraja do kraja.
Tok paketa u internetskom protokolu
Zaglavlje IPV4
- Verzija: IPV4 ima verziju broj 4.
- Duljina zaglavlja: Prikazuje veličinu zaglavlja.
- DS polje: DS polje znači polje diferenciranih usluga i raspoređeno je za konstrukciju paketa.
- Ukupna dužina: Označava veličinu zaglavlja plus veličinu podatkovnog paketa.
- Identifikacija: Ovo se polje koristi za fragmentaciju paketa podataka i za dodjelu svakog polja, a time pomaže u konstrukciji izvornog podatkovnog paketa.
- Zastave: Koristi se za označavanje postupka fragmentacije.
- Pomak fragmenta: Označava broj fragmenata i izvorni domaćin koji ih koristi za preslagivanje fragmentiranih podataka u ispravan redoslijed.
- Vrijeme je za polazak: Ovo je postavljeno na kraju izvornog hosta.
- Protokol: Označava protokol koji koristi za prijenos podataka. TCP ima broj protokola 6, a UDP broj 17.
- Kontrolna suma zaglavlja: Ovo se polje koristi za otkrivanje pogrešaka.
- Izvorna IP adresa: Sprema IP adresu krajnjeg domaćina izvora.
- IP adresa odredišta: Sprema IP adresu odredišnog domaćina.
O tome ćemo detaljno razgovarati u našim nadolazećim vodičima.
Transportni sloj
- Ovo je treći sloj od dna koji je odgovoran za cjelokupni prijenos podataka i koristan je u uspostavljanju logičke povezanosti između izvora i odredišta i uređaja u mreži.
- Za izvršavanje ovih zadataka koriste se dva protokola:
- Prvo je protokol kontrole prijenosa (TCP), koji je pouzdan i zasnovan na povezivanju.
- Drugi je Korisnički protokol datagrama (UDP), koji je protokol bez veze.
- Prije detaljnog istraživanja ova dva protokola, razgovarat ćemo o konceptu LUČKOG BROJA koji koriste oba ova protokola.
Broj luke:
U mreži, host uređaj može istodobno slati ili primati promet iz više izvora.
U takvoj situaciji sustav neće prepoznati kojoj od aplikacija podaci pripadaju. TCP i UDP protokoli rješavaju ove probleme stavljanjem broja porta u zaglavlja. Poznati protokoli aplikacijskog sloja dodjeljuju se s brojem priključka u rasponu od 1 do 1024.
Na kraju izvora, svaka TCP ili UDP sesija dodjeljuje se slučajnim brojem porta. IP adresa, broj porta i vrsta protokola koji se koriste u kombinaciji reformiraju utičnicu i na izvornom i na odredišnom kraju. Kako je svaka utičnica ekskluzivna, nekoliko domaćina može slati ili primati promet u istom vremenskom intervalu.
Tablica u nastavku prikazuje broj porta koji je dodijeljen nekoliko protokola aplikacijskog sloja koji odgovaraju protokolu transportnog sloja.
Protokol o primjeni | Protokol o prijevozu | Broj priključka |
---|---|---|
DNS | TCP, UDP | 53 |
HTTP | TCP | 80 |
HTTPS | TCP | 443 |
FTP (kontrola) | TCP | dvadeset i jedan |
FTP (podaci) | TCP | dvadeset |
SSH | TCP | 22 |
Telnet | TCP | 2. 3 |
SMTP | TCP | 25 |
TFTP | UDP | 69 |
Višestruka sesija pomoću broja porta
TCP
- Kad god aplikacijski sloj treba cirkulirati protok ogromnog prometa ili podataka, on ga šalje transportnom sloju u kojem TCP izvodi sve do kraja komunikaciju između mreža.
- TCP je u početku postavio trosmjerni postupak rukovanja između izvora i odredišta, a zatim dijeli podatke na male dijelove poznate kao segmenti i uključuje zaglavlje u svaki segment, a zatim ga prosljeđuje na internetski sloj.
Sljedeća slika prikazuje format TCP zaglavlja.
- Trosmjerno rukovanje: To je postupak koji TCP postavlja za uspostavljanje veze između izvornog i odredišnog domaćina u mreži. Koristi se za pouzdan prijenos podataka. Za izvršavanje zadatka postavlja SYN i ACK zastavice kodnih bitova TCP zaglavlja. Omogućuje pouzdanu komunikaciju vršeći pozitivno priznanje ponovnim prijenosom, a poznat je i kao PAR. Sustav koji koristi PAR ponovno će prenositi segment podataka dok ne primi ACK. Kad god primatelj odbaci podatke, pošiljatelj mora ponovno prenositi podatke dok od prijamnika ne primi pozitivni ACK.
Postoje 3 koraka trosmjernog rukovanja, a to su:
- Korak 1: Izvorni domaćin A želi uspostaviti vezu s odredišnim domaćinom B, on prenosi segment sa SYN-om i brojem sekvence, što označava da domaćin A želi pokrenuti sesiju komunikacije s hostom B i s kojim je rednim brojem definiran u tom segmentu.
- Korak 2: Domaćin B odgovara na zahtjev domaćina A s SYN i ACK postavljenim u signalnom bitu. ACK označava odgovor primljenog segmenta, a SYN označava sekvencijski broj.
- Korak 3: Domaćin A prihvaća odgovor hosta B i oboje uspostavljaju sigurnu vezu između sebe i zatim započinju prijenos podataka preko njega.
Kao što je opisano na donjoj slici, u trosmjernom procesu rukovanja prvo izvorni domaćin šalje TCP zaglavlje odredišnom domaćinu postavljanjem zastave SYN. Kao odgovor, vraća SYN i postavljenu zastavicu potvrde. Odredišni domaćin uvježbava primljeni sekvencijski broj plus 1 kao broj potvrde.
TCP IP podržava model klijent-poslužitelj komunikacijskog sustava.
Trosmjerni postupak rukovanja
- Segmentacija podataka :
- To je jedna od značajki TCP protokola. Aplikacijski sloj šalje ogroman broj podataka za prijenos do odredišta transportnom sloju. Ali transportni sloj ograničava veličinu podataka koji se šalju u jednom potezu. To se postiže dijeljenjem podataka na male segmente.
- Da bi se prepoznao slijed segmenata podataka, u TCP zaglavlju koristi se sekvencijski broj koji opisuje broj bajtova cijelog segmenta podataka.
- Kontrola protoka:
- Izvorni će domaćin podatke slati u klasteru segmenata. TCP zaglavlje koje ima bit prozora koristi se za otkrivanje broja segmenata koji se mogu poslati u jednom trenutku. Koristi se za izbjegavanje beznačajnog prometa na kraju odredišta.
- Kada je sesija započeta, veličina prozora je mala, ali kako se promet s vremenom povećava, veličina prozora može postati ogromna. Odredišni domaćin može prilagoditi prozor u skladu s kontrolom protoka. Tako se prozor naziva kliznim prozorom.
- Izvor može prenijeti samo broj segmenata koji su dopušteni prozorom. Da bi poslao više segmenata, prvo će pričekati potvrdu s prijema kada primi ACK, a kasnije može povećati veličinu prozora prema svojoj potrebi.
- Na slici ispod, odredišni domaćin povećava veličinu s 500 na 600, a zatim na 800 nakon slanja ACK-a natrag izvornom hostu.
- Pouzdana isporuka i oporavak pogrešaka :
- Nakon što odredište primi zadnji segment odlučenog prozora, mora poslati ACK na kraj izvora. Oznaka ACK postavlja se u TCP zaglavlju, a ACK broj stavlja se kao sekvencijski broj sljedećeg bajta. Ako odredište ne primi segmente ispravnim redoslijedom, tada neće poslati ACK natrag izvoru.
- To objašnjava izvor da je malo segmenata pogrešno postavljeno tijekom prijenosa i da će ponovno poslati sve segmente.
- Na donjoj slici ilustrirano je da kada izvor nije primio ACK za segment sa SEQ brojem 200, tada ponovno prenosi podatke i nakon primanja ACK šalje sljedeći slijed podatkovnog segmenta u u skladu s veličinom prozora.
- Naručena dostava :
- TCP osigurava sekvencijalnu dostavu podataka do odredišta. Dostavlja podatke onim redoslijedom kojim ih prima iz aplikacijskog sloja za isporuku odredišnom hostu. Stoga za održavanje naručene isporuke koristi sekvencijski broj tijekom prijenosa segmenata podataka.
- Prekid veze :
- Kada je prijenos podataka između izvora i odredišta završen, TCP će završiti sesiju slanjem zastavica FIN i ACK i koristi četverosmjerno rukovanje kako bi ga zatvorio.
TCP klizni prozor i pouzdana isporuka
Korisnički protokol datagrama (UDP):
To je nepouzdan i bez veze protokol za prijenos podataka. U ovom protokolu, za razliku od TCP-a, on ne generira nikakvu ACK zastavicu, stoga izvorni domaćin neće čekati odgovor s odredišnog kraja i prenosit će podatke bez odgode i čekati ACK.
U scenariju u stvarnom vremenu koristi se UDP jer se odabir ispuštanja podatkovnih paketa umjesto čekanja paketa za ponovni prijenos. Stoga se najviše koristi u igrama, gledanju videozapisa na mreži, u čavrljanju itd., Gdje potvrđivanje podataka nije problem. U tim se scenarijima provjera i ispravljanje pogrešaka odvija na aplikacijskom sloju.
UDP zaglavlje:
- Izvorna luka: Klasificira izvorne informacije o završnom paketu veličine 16 bita.
- Odredišna luka : Također je velik 16 bita i koristi se za klasifikaciju vrste podatkovne usluge na odredišnom čvoru.
- Duljina : Označava ukupnu veličinu UDP datagrama. Maksimalna veličina polja duljine može biti ukupna veličina samog UDP zaglavlja.
- Kontrolna suma : Sprema vrijednost kontrolne sume koju je procijenio kraj izvora prije prijenosa. Ako ne sadrži nikakvu vrijednost, tada su svi njegovi bitovi postavljeni na nulu.
UDP aplikacije :
- Omogućuje datagram, stoga je prikladan za IP tuneliranje i mrežni datotečni sustav.
- Jednostavan za uporabu, stoga se koristi u DHCP-u i trivijalnom protokolu za prijenos datoteka.
- Bez državljanstva čini ga učinkovitim za streaming medijskih aplikacija poput IPTV-a.
- Također pogodno za glas preko IP-a i programe za strujanje u stvarnom vremenu.
- Podržava multicast pa je prikladan za usluge emitiranja kao što su Bluetooth i protokol informacija o usmjeravanju.
Sloj aplikacije
(i) Ovo je gornji sloj TCP / IP modela.
(ii) Izvršava sve zadatke sloja sesije, sloja prezentacije i sloja aplikacije TCP / IP modela.
(iii) Kombinira funkcije međusobnog povezivanja s različitim aplikacijama, kodiranje podataka, prijevod podataka i pristup odredbama kako bi korisnici mogli komunicirati s različitim mrežnim sustavima.
Najčešći protokoli aplikacijskog sloja definirani su u nastavku:
# 1) TELNET: Označava protokol emulacije terminala. Općenito vježba pristup udaljenim krajnjim programima. Telnet poslužitelj koji djeluje kao domaćin pokreće aplikaciju telnet poslužitelja da uspostavi vezu s udaljenim krajnjim hostom poznatim kao telnet klijent.
Nakon uspostavljanja veze prikazuje se OS-u telnet poslužitelja. Ljudi na kraju poslužitelja koriste njegovu tipkovnicu i miš za rad i pristup udaljenom računalu putem TELNET-a.
# 2) HTTP: Označava protokol za prijenos hiperteksta. To je osnova World Wide Weba (WWW). Ovaj se protokol koristi za razmjenu hiperteksta između različitih sustava. To je vrsta protokola zahtjev-odgovor.
Na primjer, Web preglednik, poput Internet Explorera ili Mozille, djeluje kao web klijent, a aplikacija koja struji na računalu na kojem se nalazi web mjesto ponašat će se kao web poslužitelj.
Dakle, poslužitelj koji osigurava resurse poput HTML datoteka i drugih funkcija koje klijent zatraži, klijentu vraća odgovornu poruku koja sadrži sadržaj podataka o statusu završetka i tražene podatke u retku poruke.
HTTP resursi prepoznaju se i pozicioniraju na mreži pomoću jednoobraznih lokatora resursa (URL-ovi) koji primjenjuju metode HTTP i https ujednačenih identifikatora resursa (URI).
# 3) FTP: Označava protokol za prijenos datoteka. Koristi se za dijeljenje ili prijenos datoteka između dva hosta. Domaćin koji pokreće FTP aplikaciju ponaša se kao FTP poslužitelj, dok se drugi ponaša kao FTP klijent.
Klijentski domaćin koji traži dijeljenje datoteka zahtijeva autentifikaciju s poslužitelja za pristup podacima. Jednom ovlašten može pristupiti bilo kojoj vrsti datoteka s poslužitelja, slati ili primati datoteke.
# 4) SMTP: Jednostavni protokol za prijenos pošte vježba je slanja e-pošte. Kada konfiguriramo hosta za slanje e-pošte, koristimo SMTP.
# 5) DNS: Svaki od host uređaja u bilo kojoj mreži ima jedinstvenu logičku adresu koja se naziva IP adresa. Kao što smo već razgovarali, IP adrese su skupina od toliko brojeva i nije ih lako zapamtiti. Kada upišemo bilo koju web adresu u web preglednik, kao što je Google.com, tada zapravo tražimo da domaćin ima IP adresu.
Ali ne moramo pamtiti IP adresu web stranice za koju tražimo jer DNS (poslužitelj imena domene) mapira ime na svaku logičku IP adresu i pohranjuje ga.
primjer binarnog stabla pretraživanja java koda
Dakle, kada upišemo preglednik za bilo koju web stranicu, tada šalje DNS upit svom DNS poslužitelju za mapiranje IP adrese s imenom. Jednom kada dobije adresu, sa IP adresom gradi se HTTP sesija.
# 6) DHCP: Svaki host uređaj u bilo kojoj mreži zahtijeva IP adresu za komunikaciju s ostalim uređajima u mreži. Ovu adresu dobiva ručnom konfiguracijom ili upotrebom protokola za dinamičku konfiguraciju hosta (DHCP). Ako koristite DHCP, tada će se host automatski dodijeliti IP adresa.
Pretpostavimo da se mreža sastoji od 10.000 host uređaja. Tada je ručna dodjela IP adrese svakom hostu vrlo teška, a oduzima i vrijeme, pa koristimo DHCP protokol za dodjelu IP adrese i drugih podataka povezanim uređajima kao što su IP maska podmreže ili IP pristupnika.
Programi za testiranje softvera radit će na ovom sloju TCP / IP modela jer krajnjim korisnicima omogućuje testiranje različitih usluga i korištenje tih usluga.
Zaključak
Vidjeli smo različite protokole koji se koriste na svakom sloju TCP / IP modela za izvršavanje zadataka povezanih sa slojem i njihove prednosti u komunikacijskom sustavu.
Svi gore definirani protokoli imaju svoj značaj i različite uloge u testiranju i primjeni softverskih alata.
Preporučena literatura
- Sve o preklopnicima sloja 2 i sloja 3 u mrežnom sustavu
- Cjelovit vodič za vatrozid: Kako izgraditi siguran mrežni sustav
- Sve o usmjerivačima: Vrste usmjerivača, tablica usmjeravanja i IP usmjeravanje
- Što je mreža širokog područja (WAN): Primjeri mreže WAN uživo
- Što su HTTP (Hypertext Transfer Protocol) i DHCP protokoli?
- Važni protokoli aplikacijskog sloja: DNS, FTP, SMTP i MIME protokoli
- IPv4 vs IPv6: Koja je točna razlika
- Koja je moja IP adresa i lokacija (Ovdje provjerite svoju stvarnu IP adresu)