Зал 1.  Конец 1970х-1980е: как все начиналось

Структура TCP/IP

Чтобы понять, почему TCP/IP завоевал такую популярность и стал стандартом Интернета на последующие годы, стоит поближе рассмотреть его структуру. Стек TCP/IP обычно описывается по аналогии с моделью OSI (Open System Interconnection), разработанной в начале 80-х годов рядом организаций по стандартизации и представляющей взаимодействие протоколов в виде стека. В такой модели каждый уровень предназначен для решения узкого круга задач и используется для предоставления сервиса для более высоких уровней. Верхние уровни ближе к пользователю и работают с наиболее абстрактными объектами, тогда как нижние уровни сильно зависят от физической среды передачи данных.

Структура стека протоколов TCP/IP.

Самый нижний (уровень IV) соответствует физическому и канальному уровням модели OSI, отвечающим соответственно за физическую спецификацию характеристик сигнала, стандартизацию разъемов оборудования и обеспечение надежной связи между двумя компьютерами (в глобальных сетях) или в рамках базовых топологий (в локальных сетях). Однако идеологическим отличием TCP/IP от модели OSI является интерпретация задач этого уровня. В TCP/IP этот уровень не должен выполнять все функции, перечисленные выше, его задача проще – организация интерфейса с частными технологиями подсетей. Уровень сетевых интерфейсов (таково его название в стеке TCP/IP) не регламентируется, но поддерживает все популярные стандарты физического и канального уровня: для локальных сетей это Ethernet, Token Ring, FDDI, Fast Ethernet, 100VG-AnyLAN, для глобальных сетей - протоколы соединений "точка-точка" SLIP и PPP, протоколы территориальных сетей с коммутацией пакетов X.25, frame relay. Разработана также специальная спецификация, определяющая использование технологии ATM в качестве транспорта канального уровня. Обычно при появлении новой технологии локальных или глобальных сетей она быстро включается в стек TCP/IP за счет разработки соответствующего RFC (Request For Comments), определяющего метод инкапсуляции пакетов IP в ее кадры. Таким образом, из-за отсутствия жесткой регламентации физического и канального уровня, поддержке всех основных технологий передачи данных и быстрым откликом на появление новых стандартов, стек TCP/IP обладает хорошими свойствами расширяемости и масштабируемости, что позволяет ему уже на протяжение более чем 20 лет оставаться основным стандартом Интернет.

Следующий уровень TCP/IP (уровень III) - это уровень межсетевого взаимодействия (называемый также сетевым), являющийся стержнем всей архитектуры TCP/IP, в задачу которого входит передача пакетов между сетями. В качестве основного протокола этого уровня в стеке TCP/IP используется протокол IP (Internet Protocol), который изначально проектировался как хорошо масштабируемое средство передачи пакетов в составных сетях, состоящих из большого количества сетей, объединенных как локальными, так и глобальными связями. Поэтому протокол IP хорошо работает в сетях со сложной топологией, рационально используя наличие в них подсистем и экономно расходуя пропускную способность низкоскоростных линий связи. Протокол IP является дейтаграммным протоколом, то есть он не гарантирует доставку пакетов до узла назначения, но старается это сделать (работая по принципу Best effort). К уровню межсетевого взаимодействия относятся также и все протоколы, связанные с составлением и модификацией таблиц маршрутизации, такие как протоколы сбора маршрутной информации RIP (Routing Internet Protocol) и OSPF (Open Shortest Path First), а также протокол межсетевых управляющих сообщений ICMP (Internet Control Message Protocol) и протокол преобразования адресов ARP(Address Resolution Protocol). Именно благодаря этому уровню стек TCP/IP может успешно объединять различные по своей структуре и технологиям сети в единое целое, создавая интерсеть с единым адресным пространством.

Выше уровня межсетевого взаимодействия находится уровень TCP (уровень II), соответствующий транспортному и сеансовому уровню модели OSI. На этом уровне функционируют протокол управления передачей TCP (Transmission Control Protocol) и протокол дейтаграмм пользователя UDP (User Datagram Protocol). Протокол TCP обеспечивает надежную передачу сообщений между удаленными прикладными процессами за счет образования виртуальных соединений (логических каналов). Протокол UDP обеспечивает передачу прикладных пакетов дейтаграммным способом, как и IP, и выполняет только функции связующего звена между сетевым протоколом и многочисленными прикладными процессами. Использование протокола TCP транспортного уровня позволило сделать более надежной доставку сообщений, чутко реагируя на ошибки передачи и загруженность линии связи.

Верхний уровень (уровень I) называется прикладным и соответствует представительному и прикладному уровню модели OSI. За долгие годы использования в сетях различных стран и организаций стек TCP/IP накопил большое количество протоколов и сервисов прикладного уровня. К ним относятся такие широко используемые протоколы, как протокол копирования файлов FTP, протокол эмуляции терминала telnet, почтовый протокол SMTP, используемый в электронной почте сети Internet, гипертекстовые сервисы доступа к удаленной информации, такие как WWW и многие другие.

Применение TCP/IP не ограничено глобальной сетью Интернет. Это наиболее широко используемые во всем мире сетевые протоколы, применяемые как в крупных корпоративных сетях, так и в локальных сетях с небольшим числом компьютеров. Например, Intranet (применение Internet-технологий внутри организации с целью распространения и предоставления доступа к информации внутри компании) очень часто формируются с использованием TCP/IP. В таких средах TCP/IP может предложить существенные преимущества по сравнению с другими протоколами организации сети. Одно такое преимущество состоит в том, что TCP/IP работает на широком разнообразии аппаратных средств и операционных систем. Таким образом, можно быстро и легко создать гетерогенную сеть, использующую TCP/IP. Такая сеть могла бы иметь Macs, IBM совместимы машины, Sun Sparcstations, MIPS машины и так далее. Каждая из них может связываться с другими, используя общий набор протоколов. По этой причине TCP/IP стал чрезвычайно популярным.