Всі ми використовуємо Інтернет щодня для всіляких речей, навіть не думаючи про те, як це все працює. Ви просто натискаєте кнопку, і пошта надсилається. Протягом декількох секунд, з іншого боку, отримують пошту. Це все так швидко і просто. Всі ми можемо погодитися з його швидкими. Але це справді так просто? Ви коли -небудь замислювалися про те, що відбувається за лаштунками, що робить мережу такою гладкою та простим? Основою мережі є так звана модель TCP/IP, і це буде нашою головною темою сьогодні.

У цій публікації ми пояснимо мету моделі TCP/IP і спробуємо описати, як вона працює.

Що таке модель TCP/IP?

Мережі працюють правильно, оскільки всі пристрої та програмне забезпечення дотримуються певного набору правил, що надходять у вигляді стандартів та протоколів. Сьогодні найбільш використовувана мережева модель - TCP/IP. Кожен пристрій, який повинен підключитися до Інтернет -зробленого сьогодні, має підтримку TCP/IP.

Кожен ПК Windows підтримує протокол TCP/IP (як і кожен комп'ютер MacOS, кожен пристрій iOS, кожен пристрій Android, та ін.)

TCP/IP - це модель, яка використовується для стандартизації комп'ютерних мереж. Він визначає спосіб спілкування комп'ютерів у мережі. Модель TCP/IP складається з кількох шарів. Кожен біт даних, що надсилаються з одного комп'ютера на інший, повинен пройти через усі ці шари, перш ніж надсилати та/або отримувати.

Що означає TCP у TCP/IP?

TCP - це абревіатура для протоколу контролю передачі. Це стандарт комунікацій, який дозволяє надсилати пакети через Інтернет та гарантує, що пакети успішно отримані з іншого кінця.

TCP визначає спосіб надсилання даних програми з одного комп'ютера через Інтернет на інший комп'ютер чи сервер. TCP розбиває дані на менші біт, які називаються сегментами, перш ніж надсилати їх. Для кожного надісланого сегмента протокол TCP створює заголовок з деякою основною інформацією про цей сегмент.

Заголовок включає інформацію про джерело та порти призначення. Додаток, що використовується для зв'язку між пристроями, визначає номер порту. Наприклад, якщо програма є HTTP (якщо ви намагаєтесь відкрити веб -сайт), порт призначення буде 80. Якщо ви намагаєтесь відвідати веб -сайт HTTPS, порт призначення буде 443. При використанні сервера електронної пошти SMTP, призначенням призначення Порт буде 25. Якщо ви намагаєтесь перенести файли з сервера (протокол FTP), порт призначення в заголовку буде 20 та 21.

Припускаючи, що ви клієнт, що спілкується з якимсь сервером, вихідні порти для вашого пристрою створюються випадковим чином TCP. Коли ви відвідуєте веб -сайт, ви клієнт спілкуєтесь із веб -сервером (HTTP або HTTPS Server). Отже, коли ви вводите веб -адресу та натисніть Enter, TCP випадковим чином призначає певний порт -джерело певній вкладці у вашому веб -браузері. Через цей порт ваш комп'ютер отримає інформацію від сервера.

Коли ваш запит досягне веб -сервера, сервер надішле вам дані. Дані також матимуть заголовок TCP з портами джерела та призначення. У цьому випадку вихідний порт становитиме 80 (веб -сайт HTTP) або 443 (веб -сайт HTTPS), а порт призначення буде таким випадковим чином генерованим номером порту TCP на вашому комп’ютері. Як результат, ви побачите вміст веб -сайту у своєму браузері.

Окрім портів джерела та призначення, заголовок TCP містить безліч іншої інформації.

Наприклад, TCP також призначає номер послідовності кожному сегменту даних, щоб приймач знав, чи всі сегменти досягли пункту призначення та як скласти всі сегменти назад.

Крім того, номери підтвердження призначаються кожному сегменту, щоб одержувач міг повідомити відправнику, який пакет очікується надійти далі.

Чекова сума - це ще одна інформація, знайдена в заголовку TCP. Ця інформація використовується для виявлення помилок. Для кожного сегмента даних, перш ніж надсилати його, TCP обчислює контрольну суму для цього сегмента. Коли цей сегмент досягає приймача, машина прийому також обчислює контрольну суму. Якщо значення відповідають, дані отримані. Якщо контрольні суми не відповідають, одержувач опустить дані.

Заголовок TCP містить ще кілька шматочків інформації, але дозволяє не ускладнити речі занадто багато. Це буде більш ніж достатньо, щоб пояснити, як працює модель TCP/IP. Якщо ви хочете дізнатися більше про заголовок TCP, перегляньте відео нижче.

Пояснив заголовок TCP

Суть усієї цієї інформації в заголовку TCP полягає у забезпеченні безпечного та надійного потоку даних від відправника до приймача.

TCP - не єдиний протокол, що використовується для передачі даних. Інший загальний протокол називається протоколом DATAGRAM UDP або користувача. Це схоже на TCP, але набагато простіше. Кожен сегмент даних, надісланий за допомогою UDP, також має заголовок, але заголовок набагато менший. Він містить лише порти джерела та призначення, довжина та контрольна сума. UDP не є настільки надійним, і, залежно від якості з'єднання, ви можете втратити багато пакетів даних. З іншого боку, TCP запобіжить таким випадкам і буде відправляти кожен втрачений пакет даних. Отже, чому ми використовуємо UDP, якщо це так ненадійне?

Що ж, правда - деякі програми ставлять швидкість і низькопроцентна комунікація над надійністю. Такі додатки - це голосові та відеодзвінки, а також в Інтернеті ігри . Для таких програм ваш комп'ютер завжди буде використовувати протокол UDP замість TCP. Програми, які не потребують низької затримки, завжди будуть використовувати TCP. Так, наприклад, при спробі завантажити або завантажити файл з сервера, ваш комп'ютер використовуватиме протокол TCP, оскільки його більш надійний і захистить цілісність ваших даних.

TCP проти UDP

Що означає IP в TCP/IP?

IP означає Інтернет -протокол. Це набір правил, який дозволяє повідомити пристрої в мережі, призначивши унікальні адреси (IP -адреси) кожному пристрою . Тут два протоколи IP - IPv4 та IPv6. Наразі IPv4 використовується, в той час як IPv6 ще не повністю реалізований.

IPv4 визначає IP -адресу як унікальну послідовність 32 біт. Кожен пристрій в мережі повинен мати унікальну адресу. В іншому випадку він не зможе спілкуватися з іншими .

Усі адреси IPv4 поділяються на 5 класів (A до E), виходячи з розміру мереж, на яких вони використовуються. Крім того, вони поділяються на дві групи - приватні та публічні. Публічні адреси використовуються для спілкування в Інтернеті, тоді як приватні адреси використовуються для спілкування з іншими пристроями, підключеними до мережі LAN.

Усі пристрої у вашому домі мають приватні IP -адреси. Вся ваша домашня мережа (усі пристрої у вашому домі) має лише одну публічну адресу, призначену їй вашим провайдером. Усі пристрої в домашніх умовах використовують одну публічну IP -адресу, щоб вийти в Інтернет, але вони використовують приватні адреси під час спілкування з іншими пристроями у вашій домашній мережі.

Нарешті, всі адреси IPv4 можуть бути статичними або динамічними. Статичні адреси залишаються з одним пристроєм (сервер, комп'ютер, принтер, ігри) і не змінюються з часом - один пристрій завжди матиме однакову адресу. Динамічні адреси змінюються з часом.

Мета IP -адрес у моделі TCP/IP є досить очевидною. Без них наші пристрої не могли отримувати і не надсилати жодних даних, оскільки дані не знають, куди йти.

Шари TCP/IP

Як уже згадувалося, модель TCP/IP - це набір правил та протоколів, які визначають, як дані переходять з одного комп'ютера на інший. TCP та IP - це основи цієї моделі, але для неї є трохи більше.

Модель TCP/IP, що використовується сьогодні, складається з 5 шарів - застосування, транспортування, мережі, посилання даних та фізичного рівня.

Кожен біт інформації повинен пройти через усі ці шари, перш ніж надсилатись. Він також повинен пройти всі шари на прийомному кінці до отримання.

Оригінальна модель складалася з чотирьох шарів програми, транспорту, Інтернету та посилання. Нова, оновлена ​​модель TCP/IP перейменована в Інтернет -шар для мережевого рівня, тоді як шар посилання розділений на два - посилання на дані та фізичний шар. Отже, замість 4 оригінальних шарів, тепер у нас є 5 шарів.

У кожному шарі ми маємо різні протоколи та пристрої. Кожен шар додасть власну інформацію. Весь процес названа інкапсуляція. Після того, як дані досягають фізичного рівня, дані передаються на приймальний пристрій (через Інтернет, чи в значно меншій мережі локальної мережі). Потім прийому пристрій почне декапувати кожен пакет даних та переставляти їх.

Як працює TCP/IP?

Як уже згадувалося, дані повинні проходити через кожен шар перед надсиланням (інкапсуляція), а потім повинні пройти кожен шар на прийомному кінці перед отриманням (декапсуляція). Давайте обговоримо ці два процеси.

Інкапсуляція даних

Верхній шар називається шаром програми. Програми (як, наприклад, ваш браузер, Skype або ваші онлайн -ігри) безпосередньо взаємодіють з цим шаром. Все починається з даних додатків, створених на цьому шарі. Дані можуть бути будь -яким файлом, надісланим з вашого комп'ютера на інший комп'ютер. Це також може бути ваш запит відкрити веб -сайт або команду у відеоіграх. Цей шар складається з протоколів програми, таких як HTTP (незахищені веб -сайти), HTTPS (безпечні веб -сайти), SMTP (протокол електронної пошти), FTP (протокол передачі файлів), Telnet, SSH тощо

Шар нижче - транспортний шар - ось де живе TCP, а також UDP. Тут дані нарізають на невеликі шматочки даних, що називаються сегментами. Сегментуючи дані, TCP дозволяє набагато швидше передати і дозволяє кожному пакету пройти найшвидший маршрут. Вони можуть не приїхати до пункту призначення в тому ж порядку, але саме тому у нас є заголовки TCP. Кожен сегмент отримує заголовок TCP, як обговорювалося вище. На основі програми в попередньому шарі TCP визначає порти джерела та призначення. Щоб забезпечити, щоб кожна частина даних досягла свого пункту призначення та що всі дані отримані правильно, TCP також додасть всю іншу інформацію, про яку ми говорили.

Рекомендоване читання:

Після транспортного шару дані рухаються до мережевого шару, де відбувається адресація. Ось де живе Інтернет -протокол. На мережевому рівні кожен пакет отримує так званий заголовок IP, який містить інформацію про джерело та IP-адресу призначення. Таким чином, пакет знає, звідки він йде, а також звідки він прийшов. Коли сегмент від транспортного шару досягає мережевого шару і отримує його заголовок IP, він стає пакетом. Маршрутизатори також працюють на мережевому шарі, оскільки вони відповідають за IP -адресу в мережі LAN

Нарешті, дані досягають рівня посилань на дані. Тут кожен пакет отримує не просто заголовок, а й причіп. Заголовок містить джерело та цільові MAC -адреси, тоді як трейлер містить інформацію про перевірку помилок, яка допомагає прийому пристрою перевірити, чи отримані дані правильно. Шар посилання даних містить Ethernet. Перемикачі Ethernet також працюють на цьому шарі. Після проходження шару посилань на дані пакет стає кадром.

Нарешті, є фізичний шар, який включає все, що ви можете насправді торкнутися (за винятком маршрутизаторів та вимикачів). Кабелі та мережеві картки належать до цього шару. Коли дані досягають фізичного шару, вони фізично передаються до приймального кінця.

Декапляція даних

Дані фізично передаються до пункту призначення, і тут починається процес декапсуляції. На рівні посилань на дані, машина призначення перевіряє кожен кадр. Він перевіряє MAC -адресу джерела та призначення. Якщо цільова MAC -адреса відповідає машині призначення, шар посилань на дані буде натиснути кадр далі до мережевого шару.

Тут приймаюча машина перевіряє IP -адресу призначення. Якщо пакет призначений для цього конкретного комп’ютера, він піде далі до транспортного шару. Заголовок TCP перевіряється, і якщо все правильно, дані надсилаються до рівня програми, де нарешті отримують.

Остаточні думки

Там у вас є. Сподіваємось, тепер ви розумієте, що таке модель TCP/IP, для чого вона використовується та як це працює. Слідкуйте за більш цікавими статтями про мережу!