Мы все используем Интернет каждый день для всех видов вещей, даже не думая о том, как все это работает. Вы просто нажимаете кнопку, и почта отправляется. В течение нескольких секунд, с другой стороны, почта получена. Все так быстро и просто. Мы все можем согласиться с этим быстро. Но действительно ли это так просто? Вы когда -нибудь задумывались, что происходит за кулисами, что делает сеть такими плавными и простыми? Основой сети является так называемая модель TCP/IP, и это будет наша основная тема сегодня.

В этом посте мы объясним цель модели TCP/IP и попытаемся описать, как она работает.

Что такое модель TCP/IP?

Сети работают правильно, потому что все устройства и программное обеспечение следуют определенному набору правил, входящих в форму стандартов и протоколов. Сегодня наиболее используемой сетевой моделью является TCP/IP. Каждое устройство, которое должно подключаться к Интернету, создано сегодня, показывает поддержку TCP/IP.

Каждый ПК Windows поддерживает протокол TCP/IP (а также каждый компьютер MacOS, каждое устройство iOS, каждое устройство Android, ET.)

TCP/IP - это модель, используемая для стандартизации компьютерных сетей. Он определяет способ общения компьютеров в сети. Модель TCP/IP состоит из нескольких слоев. Каждый бит данных, отправленных с одного компьютера на другой, должен пройти через все эти слои, прежде чем отправлять и/или полученные.

Что означает TCP в TCP/IP?

TCP является аббревиатурой для протокола контроля передачи. Это стандарт связи, который позволяет отправлять пакеты через Интернет и гарантирует, что пакеты успешно получены на другом конце.

TCP определяет, как данные приложения отправляются с одного компьютера через Интернет на другой компьютер или сервер. TCP разбивает данные на меньшие биты, называемые сегментами, прежде чем отправлять их. Для каждого отправленного сегмента протокол TCP создает заголовок с некоторой базовой информацией об этом сегменте.

Заголовок включает информацию о портах источника и назначения. Приложение, используемое для связи между устройствами, определяет номер порта. Например, если приложение будет HTTP (если вы пытаетесь открыть веб -сайт), порт назначения будет 80. Если вы пытаетесь посетить веб -сайт HTTPS, порт назначения будет 443. При использовании сервера по электронной почте SMTP, назначение Порт будет 25. Если вы пытаетесь передавать файлы с сервера (протокол FTP), порт назначения в заголовке будет 20 и 21.

Предполагая, что вы клиент, общающийся с каким -то сервером, исходные порты для вашего устройства случайным образом генерируются TCP. Когда вы посещаете веб -сайт, вы клиент, общающийся с веб -сервером (HTTP или HTTPS Server). Таким образом, когда вы вводите веб -адрес и нажимаете Enter, TCP случайным образом присваивает какой -то исходный порт на конкретную вкладку в вашем веб -браузере. Через этот порт ваш компьютер получит информацию с сервера.

Когда ваш запрос достигнет веб -сервера, сервер отправит вам данные. Данные также будут иметь заголовок TCP с портами исходного и назначения. В этом случае исходный порт будет составлять 80 (веб -сайт HTTP) или 443 (веб -сайт HTTPS), а порт назначения будет таким случайным образом сгенерированным номером порта TCP на вашем компьютере. В результате вы увидите содержание веб -сайта в вашем браузере.

Помимо исходных и назначенных портов, заголовок TCP содержит много другой информации.

Например, TCP также назначает номер последовательности каждому сегменту данных, так что приемник знает, достигли ли все сегменты пункт назначения и как собрать все сегменты вместе.

Кроме того, номера подтверждения назначаются каждому сегменту, чтобы приемник мог сообщить отправителю, какой пакет должен быть получен дальше.

Контрольная сумма - это еще одна информация, найденная в заголовке TCP. Эта информация используется для обнаружения ошибок. Для каждого сегмента данных, перед отправкой, TCP вычисляет контрольную сумму для этого сегмента. Когда этот сегмент достигает приемника, приемная машина также вычисляет контрольную сумму. Если значения соответствуют, данные получены. Если контрольные суммы не совпадают, приемник будет отбросить данные.

Заголовок TCP содержит еще несколько кусочков информации, но давайте не слишком усложняет ситуацию. Этого будет более чем достаточно, чтобы объяснить, как работает модель TCP/IP. Если вы хотите узнать больше о заголовке TCP, посмотрите видео ниже.

Header TCP объяснил

Точка всей этой информации в заголовке TCP заключается в обеспечении безопасного и надежного потока данных от отправителя к приемнику.

TCP - не единственный протокол, используемый для передачи данных. Другой общий протокол называется протокол DADP или Datagram пользователя. Это похоже на TCP, но намного проще. Каждый сегмент данных, отправленный с помощью UDP, также имеет заголовок, но заголовок намного меньше. Он содержит только порты исходного и назначения, длину и контрольную сумму. UDP не такой надежный, и, в зависимости от качества соединения, вы можете потерять много пакетов данных. TCP, с другой стороны, предотвратит такие случаи и будет отправлять каждый потерянный пакет данных. Итак, почему мы используем UDP, если он такой ненадежный?

Что ж, правда в том, что некоторые приложения ставят скорость и связь с низкой задержкой выше надежности. Такими приложениями являются голосовые и видеозвонки, а также онлайн -игры . Для таких приложений ваш компьютер всегда будет использовать протокол UDP вместо TCP. Приложения, которые не требуют низкой задержки, всегда будут использовать TCP. Так, например, при попытке загрузить или загрузить файл с сервера, ваш компьютер будет использовать протокол TCP, потому что он более надежный и будет защищать целостность ваших данных.

TCP против UDP

Что означает IP в TCP/IP?

IP означает интернет -протокол. Это набор правил, который позволяет передавать устройства в сети путем назначения уникальных адресов (IP -адресов) каждому устройству . Therere Two IP -протоколы - IPv4 и IPv6. IPv4 в настоящее время используется, в то время как IPv6 еще не полностью реализован.

IPv4 определяет IP -адрес как уникальную последовательность 32 бит. Каждое устройство в сети должно иметь уникальный адрес. В противном случае он не сможет общаться с другими .

Все адреса IPv4 делятся на 5 классов (от A до E), в зависимости от размера сети, в которых они используются. Кроме того, они разделены на две группы - частные и общественные. Общественные адреса используются для общения в Интернете, в то время как частные адреса используются для общения с другими устройствами, подключенными к сети LAN.

Все устройства в вашем доме имеют частные IP -адреса. Вся ваша домашняя сеть (все устройства в вашем доме) имеет только один общедоступный адрес, назначенный ему вашим интернет -провайдером. Все устройства в вашем доме используют этот один общедоступный IP -адрес, чтобы выходить в интернет, но они используют частные адреса при общении с другими устройствами в вашей домашней сети.

Наконец, все адреса IPv4 могут быть статичными или динамичными. Статические адреса остаются с одним устройством (сервер, компьютер, принтер, игры) и не меняются со временем - одно устройство всегда будет иметь один и тот же адрес. Динамические адреса меняются со временем.

Цель IP -адресов в модели TCP/IP довольно очевидна. Без них наши устройства не могли получать и не отправлять никаких данных, потому что данные не знали бы, куда идти.

Слои TCP/IP

Как уже упоминалось, модель TCP/IP представляет собой набор правил и протоколов, которые определяют, как данные перемещаются с одного компьютера к другому. TCP и IP являются основой этой модели, но есть немного больше.

Модель TCP/IP, используемая сегодня, состоит из 5 слоев - применения, транспорта, сети, канала данных и физического уровня.

Каждый бит информации должен пройти через все эти слои перед отправкой. Он также должен пройти все слои на приемном конце перед получением.

Оригинальная модель состояла из четырех слоев, приложение, транспорт, интернет и ссылка. Новая обновленная модель TCP/IP переименовала интернет -уровень на сетевой уровень, в то время как уровень ссылки делится на два - ссылку на данные и физический уровень. Итак, вместо 4 оригинальных слоев, теперь у нас есть 5 слоев.

На каждом уровне у нас есть разные протоколы и устройства. Каждый слой добавит свою собственную информацию. Весь процесс называется инкапсуляцией. Как только данные достигают физического уровня, данные передаются на приемное устройство (будь то через Интернет или в гораздо меньшей сети локальной сети). Затем приемное устройство начнет декапсулировать каждый пакет данных и перестраивать их.

Как работает TCP/IP?

Как уже упоминалось, данные должны проходить каждый слой перед отправкой (инкапсуляция), а затем должны проходить каждый слой на приемном конце перед получением (декапсуляция). Давайте обсудим эти два процесса.

Инкапсуляция данных

Самый верхний слой называется слоем приложения. Программы (например, ваш браузер, Skype или ваши онлайн -игры) напрямую взаимодействуют с этим слоем. Все начинается с данных приложения, созданных на этом уровне. Данные могут быть любым файлом, отправленным с вашего компьютера на какой -то другой компьютер. Это также может быть вашим запросом открыть веб -сайт или команду в видеоигре. Этот уровень состоит из протоколов приложений, таких как HTTP (небезопасные веб -сайты), HTTPS (безопасные веб -сайты), SMTP (протокол электронной почты), FTP (протокол переноса файла), Telnet, SSH и т. Д.

Слой ниже - это транспортный слой - вот где живет TCP, наряду с UDP. Именно здесь данные нарезаются на небольшие биты данных, называемые сегментами. Сегментируя данные, TCP обеспечивает гораздо более быструю передачу и позволяет каждому пакету выбрать самый быстрый маршрут. Они могут не прибыть в пункт назначения в том же порядке, но именно поэтому у нас есть заголовки TCP. Каждый сегмент получает заголовок TCP, как обсуждалось выше. На основе приложения в предыдущем уровне TCP определяет порты источника и назначения. Чтобы убедиться, что каждая часть данных достигает своего пункта назначения и что все данные получены правильно, TCP также добавит всю другую информацию, о которой мы говорили.

Рекомендуемое чтение:

После транспортного уровня данные переходят в сетевой уровень, где происходит адресация. Вот где интернет -протокол живет. На сетевом уровне каждый пакет получает так называемый заголовок IP, который содержит информацию о IP-адресе источника и назначения. Таким образом, пакет знает, откуда он идет, а также откуда. Когда сегмент от транспортного уровня достигает сетевого уровня и получает свой заголовок IP, он становится пакетом. Маршрутизаторы также работают на сетевом уровне, так как они отвечают за IP -адресацию в сети LAN

Наконец, данные достигают уровня канала данных. Здесь каждый пакет получает не только заголовок, но и трейлер. Заголовок содержит исходные и назначенные MAC -адреса, в то время как трейлер содержит информацию об ошибках, которая помогает приемному устройству проверить, правильно ли получены данные. Слой ссылки данных содержит Ethernet. Переключатели Ethernet также работают на этом слое. После передачи слоя канала данных пакет становится кадром.

Наконец, есть физический слой, который включает в себя все, что вы на самом деле можете прикоснуться (исключая маршрутизаторы и переключатели). Кабели и сетевые карты принадлежат этому уровню. Когда данные достигают физического уровня, они физически передаются до полученного конца.

Декапсиляция данных

Данные физически передаются в пункт назначения, и вот где начинается процесс декапсуляции. На уровне канала данных машина назначения проверяет каждый кадр. Он проверяет исходный и назначенный MAC -адрес. Если MAC -адрес назначения соответствует машине назначения, слой канала данных будет продвигать кадр дальше до сетевого уровня.

Здесь приемная машина проверяет IP -адрес назначения. Если пакет предназначен для этого конкретного компьютера, он пойдет дальше до транспортного слоя. Заголовок TCP проверяется, и если все правильно, данные отправляются на уровень приложения, где он, наконец, получен.

Последние мысли

Там у тебя это есть. Надеемся, что теперь вы понимаете, что такое модель TCP/IP, для чего она используется и как она работает. Следите за обновлениями, чтобы получить более интересные статьи о сети!