Funciones de los niveles tcp ip. ¿Qué es el protocolo TCP-IP?

En el mundo moderno, la información se difunde en cuestión de segundos. La noticia acaba de aparecer, y un segundo después ya está disponible en alguna web de Internet. Internet se considera uno de los avances más útiles de la mente humana. Para disfrutar de todos los beneficios que ofrece Internet, es necesario conectarse a esta red.

Pocas personas saben que el simple proceso de visitar una página web implica un complejo sistema de acciones, invisibles para el usuario. Cada clic en un enlace activa cientos de operaciones computacionales diferentes en el corazón de la computadora. Estos incluyen enviar solicitudes, recibir respuestas y mucho más. Los llamados protocolos TCP/IP son responsables de todas las acciones en la red. ¿Cuáles son?

Cualquier protocolo de Internet TCP/IP opera a su propio nivel. En otras palabras, cada uno hace lo suyo. Toda la familia de protocolos TCP/IP realiza una enorme cantidad de trabajo simultáneamente. Y el usuario en este momento solo ve imágenes brillantes y largas líneas de texto.

Concepto de pila de protocolos

La pila de protocolos TCP/IP es un conjunto organizado de protocolos de red básicos, que está dividido jerárquicamente en cuatro niveles y es un sistema para la distribución de transporte de paquetes a través de una red informática.

TCP/IP es la pila de protocolos de red más famosa que se utiliza en la actualidad. Los principios de la pila TCP/IP se aplican tanto a redes de área local como a redes de área amplia.

Principios del uso de direcciones en la pila de protocolos.

La pila de protocolos de red TCP/IP describe las rutas y direcciones en las que se envían los paquetes. Esta es la tarea principal de toda la pila, realizada en cuatro niveles que interactúan entre sí mediante un algoritmo registrado. Para garantizar que el paquete se enviara correctamente y se entregara exactamente en el punto que lo solicitaba, se introdujo y estandarizó el direccionamiento IP. Esto se debió a las siguientes tareas:

• Las direcciones de diferentes tipos deben ser coherentes. Por ejemplo, convertir el dominio de un sitio web a la dirección IP de un servidor y viceversa, o convertir un nombre de host en una dirección y viceversa. De esta forma, es posible acceder al punto no sólo mediante la dirección IP, sino también por su nombre intuitivo.
• Las direcciones deben ser únicas. Esto se debe a que en algunos casos especiales el paquete debe llegar sólo a un punto específico.
• La necesidad de configurar redes de área local.

En redes pequeñas donde se utilizan varias docenas de nodos, todas estas tareas se realizan de manera simple, utilizando las soluciones más simples: compilar una tabla que describe la propiedad de la máquina y su dirección IP correspondiente, o puede distribuir manualmente las direcciones IP a todos los adaptadores de red. Sin embargo, para redes grandes con mil o dos mil máquinas, la tarea de emitir direcciones manualmente no parece tan factible.

Por eso se inventó un enfoque especial para las redes TCP/IP, que se convirtió en una característica distintiva de la pila de protocolos. Se introdujo el concepto de escalabilidad.

Capas de la pila del protocolo TCP/IP

Hay una cierta jerarquía aquí. La pila de protocolos TCP/IP tiene cuatro capas, cada una de las cuales maneja su propio conjunto de protocolos:

Capa de aplicación: creado para permitir al usuario interactuar con la red. En este nivel, se procesa todo lo que el usuario ve y hace. La capa permite al usuario acceder a varios servicios de red, por ejemplo: acceso a bases de datos, la capacidad de leer una lista de archivos y abrirlos, enviar un mensaje de correo electrónico o abrir una página web. Junto con los datos y acciones del usuario, en este nivel se transmite información del servicio.

Capa de transporte: Este es un mecanismo de transmisión de paquetes puro. En este nivel, ni el contenido del paquete ni su afiliación con ninguna acción importan en absoluto. En este nivel, sólo importan la dirección del nodo desde el que se envía el paquete y la dirección del nodo al que se debe entregar el paquete. Como regla general, el tamaño de los fragmentos transmitidos utilizando diferentes protocolos puede cambiar, por lo tanto, en este nivel, los bloques de información se pueden dividir en la salida y ensamblarse en un todo único en el destino. Esto provoca una posible pérdida de datos si, en el momento de la transmisión del siguiente fragmento, se produce una breve interrupción de la conexión.

La capa de transporte incluye muchos protocolos, que se dividen en clases, desde los más simples, que simplemente transmiten datos, hasta los complejos, que están equipados con la funcionalidad de acusar recibo o volver a solicitar un bloque de datos faltante.

Este nivel proporciona al nivel superior (de aplicación) dos tipos de servicios:

• Proporciona entrega garantizada utilizando el protocolo TCP.
  
• Entrega a través de UDP siempre que sea posible .

Para garantizar una entrega garantizada, se establece una conexión según el protocolo TCP, que permite numerar los paquetes en la salida y confirmarlos en la entrada. La numeración de paquetes y la confirmación de recepción es la denominada información de servicio. Este protocolo admite la transmisión en modo "Dúplex". Además, gracias a las bien pensadas regulaciones del protocolo, se considera muy fiable.

El protocolo UDP está destinado a momentos en los que es imposible configurar la transmisión a través del protocolo TCP o es necesario guardar un segmento de transmisión de datos en la red. Además, el protocolo UDP puede interactuar con protocolos de nivel superior para aumentar la confiabilidad de la transmisión de paquetes.

Capa de red o "capa de Internet": la capa base para todo el modelo TCP/IP. La funcionalidad principal de esta capa es idéntica a la capa del mismo nombre en el modelo OSI y describe el movimiento de paquetes en una red compuesta que consta de varias subredes más pequeñas. Vincula capas adyacentes del protocolo TCP/IP.

La capa de red es la capa de conexión entre la capa de transporte superior y el nivel inferior de interfaces de red. La capa de red utiliza protocolos que reciben una solicitud de la capa de transporte y, a través de un direccionamiento regulado, transmiten la solicitud procesada al protocolo de interfaz de red, indicando a qué dirección enviar los datos.

En este nivel se utilizan los siguientes protocolos de red TCP/IP: ICMP, IP, RIP, OSPF. El principal y más popular a nivel de red es, por supuesto, el IP (Protocolo de Internet). Su tarea principal es transmitir paquetes de un enrutador a otro hasta que una unidad de datos llegue a la interfaz de red del nodo de destino. El protocolo IP se implementa no solo en hosts, sino también en equipos de red: enrutadores y conmutadores administrados. El protocolo IP opera según el principio de entrega no garantizada y de mejor esfuerzo. Es decir, no es necesario establecer una conexión por adelantado para enviar un paquete. Esta opción permite ahorrar tráfico y tiempo en el movimiento de paquetes de servicios innecesarios. El paquete se enruta hacia su destino y es posible que el nodo permanezca inalcanzable. En este caso, se devuelve un mensaje de error.

Nivel de interfaz de red: es responsable de garantizar que subredes con diferentes tecnologías puedan interactuar entre sí y transmitir información del mismo modo. Esto se logra en dos simples pasos:

• Codificar un paquete en una unidad de datos de red intermedia.
• Convierte la información de destino a los estándares de subred requeridos y envía la unidad de datos.

Este enfoque nos permite ampliar constantemente la cantidad de tecnologías de red compatibles. Tan pronto como aparece una nueva tecnología, inmediatamente cae en la pila de protocolos TCP/IP y permite que las redes con tecnologías más antiguas transfieran datos a redes construidas utilizando estándares y métodos más modernos.

Unidades de datos transferidos

Durante la existencia de un fenómeno como los protocolos TCP/IP, se establecieron términos estándar para las unidades de datos transmitidos. Los datos durante la transmisión se pueden fragmentar de diferentes maneras, según las tecnologías utilizadas por la red de destino.

Para tener una idea de qué está pasando con los datos y en qué momento, fue necesario idear la siguiente terminología:

• Flujo de datos- datos que llegan a la capa de transporte desde protocolos de una capa de aplicación superior.
• Un segmento es un fragmento de datos en el que se divide una secuencia según los estándares del protocolo TCP.
• datagrama(especialmente las personas analfabetas lo pronuncian como "Datagrama"): unidades de datos que se obtienen dividiendo una secuencia utilizando protocolos sin conexión (UDP).
• bolsa de plastico- una unidad de datos producida a través del protocolo IP.
• Los protocolos TCP/IP empaquetan paquetes IP en bloques de datos transmitidos a través de redes compuestas, llamados personal o marcos.

Tipos de direcciones de pila del protocolo TCP/IP

Cualquier protocolo de transferencia de datos TCP/IP utiliza uno de los siguientes tipos de direcciones para identificar hosts:

• Direcciones locales (hardware).
• Direcciones de red (direcciones IP).
• Nombres de dominio.

Direcciones locales (direcciones MAC): se utilizan en la mayoría de las tecnologías de redes de área local para identificar interfaces de red. Cuando se habla de TCP/IP, la palabra local significa una interfaz que no opera en una red compuesta, sino dentro de una subred separada. Por ejemplo, la subred de una interfaz conectada a Internet será local y la red de Internet será compuesta. Una red local se puede construir con cualquier tecnología y, independientemente de esto, desde el punto de vista de una red compuesta, una máquina ubicada en una subred dedicada por separado se llamará local. Por lo tanto, cuando un paquete ingresa a la red local, su dirección IP se asocia con la dirección local y el paquete se envía a la dirección MAC de la interfaz de red.

Direcciones de red (direcciones IP). La tecnología TCP/IP proporciona su propio direccionamiento global de nodos para resolver un problema simple: combinar redes con diferentes tecnologías en una gran estructura de transmisión de datos. El direccionamiento IP es completamente independiente de la tecnología utilizada en la red local, pero una dirección IP permite que una interfaz de red represente una máquina en una red compuesta.

Como resultado, se desarrolló un sistema en el que a los hosts se les asigna una dirección IP y una máscara de subred. La máscara de subred muestra cuántos bits están asignados al número de red y cuántos al número de host. Una dirección IP consta de 32 bits, divididos en bloques de 8 bits.

Cuando se transmite un paquete, se le asigna información sobre el número de red y el número de nodo al que se debe enviar el paquete. Primero, el enrutador reenvía el paquete a la subred deseada y luego se selecciona un host que lo está esperando. Este proceso se lleva a cabo mediante el Protocolo de resolución de direcciones (ARP).

Las direcciones de dominio en redes TCP/IP son administradas por un sistema de nombres de dominio (DNS) especialmente diseñado. Para ello, existen servidores que relacionan el nombre de dominio, presentado como una cadena de texto, con la dirección IP, y envían el paquete de acuerdo con el direccionamiento global. No existe correspondencia entre el nombre de una computadora y una dirección IP, por lo que para convertir un nombre de dominio en una dirección IP, el dispositivo emisor debe acceder a la tabla de enrutamiento que se crea en el servidor DNS. Por ejemplo, escribimos la dirección del sitio en el navegador, el servidor DNS la relaciona con la dirección IP del servidor en el que se encuentra el sitio y el navegador lee la información y recibe una respuesta.

Además de Internet, es posible emitir nombres de dominio para computadoras. De esta forma, se simplifica el proceso de trabajo en una red local. No es necesario recordar todas las direcciones IP. En su lugar, puede darle a cada computadora cualquier nombre y usarlo.

Dirección IP. Formato. Componentes. Máscara de subred

Una dirección IP es un número de 32 bits, que en la representación tradicional se escribe como números del 1 al 255, separados por puntos.

Tipo de dirección IP en varios formatos de grabación:

• Dirección IP decimal: 192.168.0.10.
• Forma binaria de la misma dirección IP: 11000000.10101000.00000000.00001010.
• Entrada de dirección en sistema numérico hexadecimal: C0.A8.00.0A.

No hay ningún separador entre la ID de la red y el número de punto en la entrada, pero la computadora puede separarlos. Hay tres maneras de hacer esto:

1. Borde fijo. Con este método, la dirección completa se divide condicionalmente en dos partes de longitud fija, byte a byte. Por lo tanto, si damos un byte para el número de red, obtendremos 2 8 redes de 2 24 nodos cada una. Si el borde se mueve otro byte hacia la derecha, habrá más redes (2 16) y menos nodos (2 16). Hoy en día, este enfoque se considera obsoleto y no se utiliza.
2. Máscara de subred. La máscara está emparejada con una dirección IP. La máscara tiene una secuencia de valores "1" en aquellos bits que están asignados al número de red, y una cierta cantidad de ceros en aquellos lugares de la dirección IP que están asignados al número de nodo. El límite entre unos y ceros en la máscara es el límite entre la ID de la red y la ID del host en la dirección IP.
3. Método de clases de dirección. Método de compromiso. Al usarlo, el usuario no puede seleccionar los tamaños de red, pero hay cinco clases: A, B, C, D, E. Tres clases, A, B y C, están destinadas a varias redes, y D y E están reservadas. para redes de propósito especial. En un sistema de clases, cada clase tiene su propio límite de número de red e ID de nodo.

Clases de direcciones IP

A clase A Estos incluyen redes en las que la red se identifica por el primer byte y los tres restantes son el número de nodo. Todas las direcciones IP que tienen un valor de primer byte de 1 a 126 en su rango son redes de clase A. Hay muy pocas redes de clase A en cantidad, pero cada una de ellas puede tener hasta 2 24 puntos.

Clase B- redes en las que los dos bits más altos son iguales a 10. En ellas se asignan 16 bits para el número de red y el identificador de punto. Como resultado, resulta que el número de redes de clase B es cuantitativamente diferente del número de redes de clase A, pero tienen una cantidad menor de nodos: hasta 65 536 (2 16) unidades.

En redes clase C- hay muy pocos nodos - 2 8 en cada uno, pero la cantidad de redes es enorme, debido al hecho de que el identificador de red en tales estructuras ocupa tres bytes.

Redes clase D- ya pertenecen a redes especiales. Comienza con la secuencia 1110 y se denomina dirección de multidifusión. Las interfaces con direcciones de clase A, B y C pueden formar parte de un grupo y recibir, además de la dirección individual, una dirección de grupo.

Direcciones clase E- en reserva para el futuro. Estas direcciones comienzan con la secuencia 11110. Lo más probable es que estas direcciones se utilicen como direcciones de grupo cuando haya escasez de direcciones IP en la red global.

Configurar el protocolo TCP/IP

La configuración del protocolo TCP/IP está disponible en todos los sistemas operativos. Estos son Linux, CentOS, Mac OS X, Free BSD, Windows 7. El protocolo TCP/IP sólo requiere un adaptador de red. Por supuesto, los sistemas operativos de servidor son capaces de hacer más. El protocolo TCP/IP se configura ampliamente mediante servicios de servidor. Las direcciones IP en las computadoras de escritorio normales se configuran en la configuración de conexión de red. Allí configura la dirección de red, la puerta de enlace: la dirección IP del punto que tiene acceso a la red global y las direcciones de los puntos donde se encuentra el servidor DNS.

El protocolo de Internet TCP/IP se puede configurar manualmente. Aunque esto no siempre es necesario. Puede recibir automáticamente los parámetros del protocolo TCP/IP desde la dirección de distribución dinámica del servidor. Este método se utiliza en grandes redes corporativas. En un servidor DHCP, puede asignar una dirección local a una dirección de red y, tan pronto como aparezca en la red una máquina con una dirección IP determinada, el servidor le dará inmediatamente una dirección IP preparada previamente. Este proceso se llama reserva.

Protocolo de resolución de direcciones TCP/IP

La única forma de establecer una relación entre una dirección MAC y una dirección IP es manteniendo una tabla. Si hay una tabla de enrutamiento, cada interfaz de red conoce sus direcciones (local y de red), pero surge la pregunta de cómo organizar adecuadamente el intercambio de paquetes entre nodos utilizando el protocolo TCP/IP 4.

¿Por qué se inventó el Protocolo de resolución de direcciones (ARP)? Para vincular la familia de protocolos TCP/IP y otros sistemas de direccionamiento. Se crea una tabla de mapeo ARP en cada nodo y se completa sondeando toda la red. Esto sucede cada vez que se apaga la computadora.

tabla ARP

Así es como se ve un ejemplo de una tabla ARP compilada.

Buenos días, queridos lectores.
Por demanda popular, hoy les publico un artículo que les presentará los conceptos básicos de los términos de redes informáticas, a saber:

• Protocolos de red: ¿cuáles son estos aterradores nombres y para qué se utilizan?
• UDP, TCP, ICMP, - qué, por qué y cuál es la diferencia
• IP-dirección, - todo el mundo lo tiene, pero no todo el mundo sabe por qué esto :-)
• Máscara de dirección (subred)
• Puerta
• Algunas palabras sobre las tablas de enrutamiento
• Puertos: ¿qué son realmente?
• IMPERMEABLE-DIRECCIÓN

Algo como esto.

Creo que el artículo será útil para todos, jóvenes y mayores, porque no contiene tanto un conjunto de acciones o palabras extrañas e incomprensibles, sino un bloque de información presentada en un lenguaje accesible que, como mínimo, dará le permitirá comprender cómo funciona todo en general y por qué es necesario. Vamos.

Protocolos de red TCP/IP, NWLink IPX/SPX, NetBEUI

Comencemos con qué es un protocolo de red y para qué se utiliza.
protocolo de red Es un conjunto de reglas implementadas por software para la comunicación entre computadoras. Una especie de lenguaje en el que las computadoras hablan entre sí y transmiten información. Antes, los ordenadores eran, por así decirlo, multilingües y en versiones más antiguas. ventanas Se utilizó todo un conjunto de protocolos. TCP/IP, NWLink IPX/SPX, NetBEUI. Ahora hemos llegado a un acuerdo general y el estándar se ha convertido en el uso exclusivo del protocolo. TCP/IP, y por lo tanto se discutirá más sobre él.

cuando hablan de TCP/IP, entonces este nombre generalmente significa muchas reglas diferentes o, digamos, estándares que se prescriben usando (o para usar) este protocolo. Así, por ejemplo, existen reglas según las cuales se intercambian mensajes entre servidores de correo y existen reglas según las cuales el usuario final recibe cartas en su buzón. Existen reglas para realizar videoconferencias y reglas para organizar conversaciones "telefónicas" a través de Internet. De hecho, estas ni siquiera son realmente reglas... Más bien una especie de gramática, o algo así. Bueno, ya sabes, en inglés hay una estructura para construir diálogos, en francés hay otra... Así que en TCP/IP algo similar, es decir un cierto conjunto de reglas gramaticales diferentes constituye un protocolo completo TCP/IP o, más precisamente, Pila de protocolo TCP/IP.

Protocolos de red UDP, TCP, ICMP

Como parte del protocolo TCP/IP protocolos utilizados para la transmisión de datos - tcp Y UDP. Seguramente mucha gente habrá oído que existen puertos como tcp, entonces UDP, pero no todo el mundo sabe cuál es la diferencia y de qué se trata. Entonces..

Transferencia de datos vía protocolo. tcp(Protocolo de control de transmisión) proporciona la confirmación de la recepción de información. "Bueno, dicen, ¿lo entendiste? - ¡Entendido!" Si el transmisor no recibe la confirmación necesaria en el plazo establecido, los datos serán transmitidos nuevamente. Por lo tanto el protocolo tcp se conocen como protocolos basados ​​en conexión, y UDP(Protocolo de datagramas de usuario) - no. UDP se utiliza en los casos en que no se requiere confirmación de recepción (por ejemplo, consultas DNS o telefonía IP (un representante destacado de la cual es Skype)). Es decir, la diferencia radica en la presencia de confirmación de recepción. Parecería “¡Eso es todo!”, pero en la práctica juega un papel importante.

También hay un protocolo ICMP(Protocolo de mensajes de control de Internet) que se utiliza para transmitir datos sobre los parámetros de la red. Incluye tipos de paquetes de utilidades como ping, distancia inalcanzable, TTL etc.

¿Qué es una dirección IP?

Todo el mundo tiene una, pero no todo el mundo tiene idea de qué tipo de dirección es y por qué es imposible vivir sin ella. Te lo digo.

IP-DIRECCIÓN - 32 -x número de bit utilizado para identificar una computadora en la red. Se acostumbra escribir la dirección en valores decimales de cada octeto de este número, separando los valores resultantes con puntos. Por ejemplo, 192.168.101.36

IP Las direcciones son únicas, lo que significa que cada computadora tiene su propia combinación de números y no puede haber dos computadoras en la red con las mismas direcciones. IP-Las direcciones se distribuyen de forma centralizada, los proveedores de Internet realizan solicitudes a los centros nacionales de acuerdo con sus necesidades. Los rangos de direcciones recibidos por los proveedores se distribuyen aún más entre los clientes. Los clientes, a su vez, pueden actuar ellos mismos como proveedores y distribuir la información recibida. IP-direcciones entre subclientes, etc. Con este método de distribución IP-direcciones, el sistema informático conoce exactamente la "ubicación" de la computadora, que tiene una dirección única IP-DIRECCIÓN; - le basta con enviar los datos a la red “propietaria”, y el proveedor, a su vez, analizará el destino y, sabiendo a quién se le da esta parte de las direcciones, enviará la información al próximo propietario de la subbanda IP-direcciones hasta que los datos llegan al ordenador de destino.

Para la construcción de redes locales se asignan rangos de direcciones especiales. estas son las direcciones 10.x.x.x,192.168.xx, 10.x.x.x, c 172.16.xx Por 172.31.xx, 169.254.xx, donde bajo incógnita- es decir, cualquier número de 0 a 254 . Los paquetes transmitidos desde las direcciones especificadas no se enrutan; en otras palabras, simplemente no se envían a través de Internet y, por lo tanto, las computadoras en diferentes redes locales pueden tener direcciones coincidentes de los rangos especificados. Es decir, en la empresa LLC " Cuernos y pezuñas" y LLC " Vasya y compañía"puede haber dos computadoras con direcciones 192.168.0.244 , pero no pueden, digamos, con direcciones 85.144.213.122 , recibido del proveedor de Internet, porque No puede haber dos idénticos en Internet. IP-direcciones. Para enviar información desde dichas computadoras a Internet y viceversa, se utilizan programas y dispositivos especiales que reemplazan las direcciones locales por direcciones reales cuando se trabaja con Internet. Es decir, los datos se envían a la Red desde un dispositivo real. IP-direcciones, no locales. Este proceso pasa desapercibido para el usuario y se denomina traducción de direcciones. También me gustaría mencionar que dentro de la misma red, digamos, una empresa, LLC " Cuernos y pezuñas", no puede haber dos computadoras con la misma dirección IP local, es decir, en el ejemplo anterior se entiende que una computadora con la dirección 192.168.0.244 en una empresa, la segunda con la misma dirección, en otra. En la misma empresa hay dos ordenadores con la dirección 192.168.0.244 simplemente no se llevarán bien.

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Probablemente hayas escuchado términos como externo IP e interno IP, constante (IP estática) y variable (dinámica) IP. En pocas palabras sobre ellos:

• externo IP- este es exactamente el mismo IP, que le proporciona el proveedor, es decir. Su dirección única en Internet, por ejemplo: 85.144.24.122
• interior IP, es local IP, es decir. Su IP en una red local, por ejemplo - 192.168.1.3
• estático IP- Este IP, que no cambia con cada conexión, es decir asignado a ti firmemente y para siempre
• dinámica IP, esta flotando IP-dirección que cambia con cada conexión

tu tipo IP(estático o dinámico) depende de la configuración del proveedor.

¿Qué es una máscara de dirección (subred)?

Se introdujo el concepto de subred para que pudiéramos resaltar una parte IP- direcciones de una organización, parte de otra, etc. Una subred es un rango de direcciones IP que se considera que pertenecen a la misma red local. Cuando se trabaja en una red local, la información se envía directamente al destinatario. Si los datos están destinados a computadoras con una dirección IP que no pertenece a la red local, se les aplican reglas especiales para calcular la ruta de reenvío de una red a otra.

Una máscara es un parámetro que le dice al software cuántas computadoras están incluidas en un grupo determinado (subred). La máscara de dirección tiene la misma estructura que la propia dirección IP: es un conjunto de cuatro grupos de números, cada uno de los cuales puede estar en el rango de 0 a 255 . En este caso, cuanto menor sea el valor de la máscara, más computadoras estarán conectadas a esta subred. Para las redes de pequeñas empresas, la máscara suele parecerse 255.255.255.x(por ejemplo, 255.255.255.224). La máscara de red se asigna a la computadora junto con la dirección IP. Así, por ejemplo, la red 192.168.0.0 con mascara 255.255.255.0 puede contener computadoras con direcciones de 192.168.0.1 a 192.168.254 192.168.0.0 con mascara 255.255.255.128 permite direcciones de 192.168.0.1 a 192.168.0.127 . Creo que el significado es claro. Por regla general, los proveedores utilizan redes con un número reducido de ordenadores para guardar las direcciones IP. Por ejemplo, a un cliente se le puede asignar una dirección con una máscara. 255.255.255.252 . Esta subred contiene sólo dos computadoras.

Una vez que la computadora haya recibido una dirección IP y conozca el valor de la máscara de subred, el programa puede comenzar a trabajar en esta subred local. Sin embargo, para intercambiar información con otras computadoras en la red global, necesita conocer las reglas sobre dónde enviar información para la red externa. Para ello se utiliza una característica como la dirección de puerta de enlace.

¿Qué es una puerta de enlace?

Una puerta de enlace es un dispositivo (computadora o enrutador) que reenvía información entre diferentes subredes IP. Si el programa determina (mediante IP y máscara) que la dirección de destino no forma parte de la subred local, envía estos datos al dispositivo que actúa como puerta de enlace. En la configuración del protocolo, especifique la dirección IP de dicho dispositivo.

Para trabajar solo en la red local, es posible que no se especifique la puerta de enlace.

Para usuarios individuales que se conectan a Internet o para pequeñas empresas con un único canal de conexión, el sistema debe tener solo una dirección de puerta de enlace: esta es la dirección del dispositivo que tiene conexión a Internet. Si hay varias rutas, habrá varias puertas de enlace. En este caso, se utiliza una tabla de enrutamiento para determinar la ruta de datos.

¿Qué son las tablas de enrutamiento?

Y así llegamos a ellos sin problemas. Y entonces... ¿Qué tipo de mesas son estas?

Una organización o usuario puede tener varios puntos de conexión a Internet (por ejemplo, canales de respaldo en caso de que algo salga mal con el primer proveedor, pero Internet sigue siendo muy necesario) o contener varios IP-redes. En este caso, para que el sistema sepa de qué manera (a través de qué puerta de enlace) enviar tal o cual información, se utilizan tablas de enrutamiento. Las tablas de enrutamiento para cada puerta de enlace indican aquellas subredes de Internet para las cuales se debe transmitir información a través de ellas. En este caso, para varias puertas de enlace se pueden establecer los mismos rangos, pero con diferentes costos de transmisión de datos: por ejemplo, la información se enviará por el canal que tenga menor costo, y si falla por una razón u otra, el siguiente La mayoría de los disponibles se utilizarán automáticamente con conexión barata.

¿Qué son los puertos de red?

Al transferir datos excepto IP-direcciones del remitente y del destinatario, el paquete de información contiene números de puerto. Ejemplo: 192.168.1.1: 80 , - en este caso 80 - este es el número de puerto. Un puerto es un número que se utiliza al recibir y transmitir datos para identificar el proceso (programa) que debe procesar los datos. Entonces, si se envía un paquete a 80 º puerto, esto indica que la información está destinada al servidor HTTP.

Números de puerto con 1 º antes 1023 -th están asignados a programas específicos (los llamados puertos conocidos). Puertos con números 1024 -65 535 Se puede utilizar en programas propietarios. En este caso los posibles conflictos deberán ser resueltos por los propios programas eligiendo un puerto libre. En otras palabras, los puertos se distribuirán dinámicamente: es posible que la próxima vez que se inicie el programa, elija un valor de puerto diferente, a menos, por supuesto, que configure manualmente el puerto a través de la configuración.

¿Qué es una dirección MAC?

El hecho es que los paquetes enviados a través de la red se dirigen a las computadoras no por sus nombres ni por IP-DIRECCIÓN. El paquete está destinado a un dispositivo con una dirección específica, que se llama IMPERMEABLE-DIRECCIÓN.

dirección MAC- esta es la dirección única del dispositivo de red, que está incorporada en él por el fabricante del equipo, es decir Este es una especie de número estampado de su tarjeta de red. Primera mitad IMPERMEABLE-la dirección es el identificador del fabricante, la segunda es el número único de este dispositivo.

Por regla general IMPERMEABLE-La dirección a veces es necesaria para identificarse, por ejemplo, con un proveedor (si el proveedor utiliza una dirección vinculante mediante amapola en lugar de una contraseña de inicio de sesión) o al configurar un enrutador.

Dónde ver todas las configuraciones de red

Casi me olvido de decir algunas palabras sobre dónde puedes mirar y cambiar todo esto.

El funcionamiento de Internet global se basa en un conjunto (pila) de protocolos TCP/IP. Pero estos términos parecen complejos sólo a primera vista. De hecho Pila de protocolo TCP/IP es un conjunto simple de reglas para el intercambio de información, y usted conoce bien estas reglas, aunque probablemente no lo sepa. Sí, así es exactamente; esencialmente, no hay nada nuevo en los principios subyacentes a los protocolos TCP/IP: todo lo nuevo es viejo olvidado.

Una persona puede aprender de dos maneras:

1. A través de una estúpida memorización formal de métodos formulaicos para resolver problemas estándar (que es lo que ahora se enseña principalmente en la escuela). Esta formación es ineficaz. Seguramente ha visto el pánico y la total impotencia de un contador al cambiar la versión del software de oficina, con el más mínimo cambio en la secuencia de clics del mouse necesarios para realizar acciones familiares. ¿O alguna vez has visto a una persona caer en estupor al cambiar la interfaz del escritorio?
2. A través de la comprensión de la esencia de los problemas, fenómenos y patrones. A través de la comprensión principios construyendo tal o cual sistema. En este caso, tener conocimientos enciclopédicos no juega un papel importante: la información que falta es fácil de encontrar. Lo principal es saber qué buscar. Y esto no requiere un conocimiento formal del tema, sino una comprensión de la esencia.

En este artículo, propongo tomar el segundo camino, ya que comprender los principios subyacentes a Internet le permitirá sentirse seguro y libre en Internet: resolver rápidamente los problemas que surjan, formular correctamente los problemas y comunicarse con confianza con el soporte técnico.

Entonces comencemos.

Los principios de funcionamiento de los protocolos de Internet TCP/IP son muy simples y se parecen mucho al trabajo de nuestro servicio postal soviético.

Recuerda cómo funciona nuestro correo regular. Primero, escribe una carta en una hoja de papel, luego la mete en un sobre, lo cierra, escribe las direcciones del remitente y del destinatario en el reverso del sobre y luego lo lleva a la oficina de correos más cercana. A continuación, la carta pasa a través de una cadena de oficinas de correos hasta la oficina de correos más cercana del destinatario, desde donde el cartero la entrega en la dirección especificada por el destinatario y la deposita en su buzón (con su número de apartamento) o la entrega personalmente. Eso es todo, la carta ha llegado al destinatario. Cuando el destinatario de la carta quiera responderte, intercambiará las direcciones del destinatario y del remitente en su carta de respuesta, y la carta te será enviada a lo largo de la misma cadena, pero en la dirección opuesta.

El sobre de la carta dirá algo como esto:

Dirección del remitente: De quien: Ivanov Ivan Ivanovich Dónde: Ivanteevka, calle. Bolshaya, 8, apto. 25 Dirección del destinatario: A quien: Petrov Petr Petrovich Dónde: Moscú, calle Usachevsky, 105, apto. 110

Ahora estamos listos para considerar la interacción de computadoras y aplicaciones en Internet (y también en la red local). Tenga en cuenta que la analogía con el correo ordinario será casi completa.

Cada computadora (también conocida como nodo, host) en Internet también tiene una dirección única, que se denomina dirección IP (dirección de protocolo de Internet), por ejemplo: 195.34.32.116. Una dirección IP consta de cuatro números decimales (0 a 255) separados por un punto. Pero conocer sólo la dirección IP del ordenador no es suficiente, porque... En última instancia, no son los propios ordenadores los que intercambian información, sino las aplicaciones que se ejecutan en ellos. Y varias aplicaciones pueden ejecutarse simultáneamente en una computadora (por ejemplo, un servidor de correo, un servidor web, etc.). Para entregar una carta en papel normal, no basta con saber sólo la dirección de la casa, también es necesario saber el número del apartamento. Además, cada aplicación de software tiene un número similar llamado número de puerto. La mayoría de las aplicaciones de servidor tienen números estándar, por ejemplo: un servicio de correo electrónico está vinculado al puerto número 25 (también dicen: "escucha" el puerto, recibe mensajes en él), un servicio web está vinculado al puerto 80, FTP al puerto 21 , etcétera.

Así, tenemos la siguiente analogía casi completa con nuestra dirección postal habitual:

"dirección de la casa" = "IP de la computadora" "número de apartamento" = "número de puerto"

En las redes informáticas que funcionan con protocolos TCP/IP, se utiliza un análogo de una carta en papel en un sobre. bolsa de plastico, que contiene los datos reales transmitidos y la información de la dirección: la dirección del remitente y la dirección del destinatario, por ejemplo:

Dirección de origen: IP: 82.146.49.55 Puerto: 2049 Dirección del destinatario (Dirección de destino): IP: 195.34.32.116 Puerto: 53 Detalles del paquete: ...

Por supuesto, los paquetes también contienen información sobre el servicio, pero esto no es importante para comprender la esencia.

Tenga en cuenta la combinación: "Dirección IP y número de puerto" - llamado "enchufe".

En nuestro ejemplo, enviamos un paquete desde el socket 82.146.49.55:2049 al socket 195.34.32.116:53, es decir. el paquete irá a una computadora con una dirección IP 195.34.32.116, al puerto 53. Y el puerto 53 corresponde a un servidor de reconocimiento de nombres (servidor DNS), que recibirá este paquete. Conociendo la dirección del remitente, este servidor podrá, tras procesar nuestra petición, generar un paquete de respuesta que irá en sentido contrario al socket del remitente 82.146.49.55:2049, que para el servidor DNS será el socket del destinatario.

Como regla general, la interacción se lleva a cabo según el esquema "cliente-servidor": el "cliente" solicita cierta información (por ejemplo, una página de un sitio web), el servidor acepta la solicitud, la procesa y envía el resultado. Los números de puerto de las aplicaciones del servidor son bien conocidos, por ejemplo: el servidor de correo SMTP “escucha” en el puerto 25, el servidor POP3 que permite leer el correo de tus buzones “escucha” en el puerto 110, el servidor web escucha en el puerto 80, etc. .

La mayoría de los programas en una computadora doméstica son clientes, por ejemplo, el cliente de correo electrónico Outlook, IE, los navegadores web Firefox, etc.

Los números de puerto en el cliente no son fijos como los del servidor, sino que el sistema operativo los asigna dinámicamente. Los puertos de servidor fijos suelen tener números hasta 1024 (pero hay excepciones) y los puertos de cliente comienzan después de 1024.

La repetición es la madre de la enseñanza: IP es la dirección de una computadora (nodo, host) en la red y el puerto es el número de una aplicación específica que se ejecuta en esta computadora.

Sin embargo, a una persona le resulta difícil recordar las direcciones IP digitales; es mucho más conveniente trabajar con nombres alfabéticos. Después de todo, es mucho más fácil recordar una palabra que un conjunto de números. Esto ya está hecho: cualquier dirección IP digital se puede asociar con un nombre alfanumérico. Como resultado, por ejemplo, en lugar de 82.146.49.55, puede utilizar el nombre. Y el servicio de nombres de dominio (DNS) (Sistema de nombres de dominio) se encarga de la conversión del nombre de dominio a una dirección IP digital.

Echemos un vistazo más de cerca a cómo funciona esto. Su ISP, ya sea explícitamente (en papel, para la configuración manual de la conexión) o implícitamente (mediante la configuración automática de la conexión), le proporciona la dirección IP del servidor de nombres (DNS). En una computadora con esta dirección IP hay una aplicación (servidor de nombres) ejecutándose que conoce todos los nombres de dominio en Internet y sus correspondientes direcciones IP digitales. El servidor DNS "escucha" el puerto 53, acepta solicitudes y emite respuestas, por ejemplo:

Solicitud desde nuestra computadora: "¿Qué dirección IP corresponde al nombre www.sitio?" Respuesta del servidor: "82.146.49.55".

Ahora veamos qué sucede cuando escribe el nombre de dominio (URL) de este sitio () en su navegador y hace clic , en respuesta del servidor web usted recibe una página de este sitio.

Por ejemplo:

Dirección IP de nuestra computadora: 91.76.65.216 Navegador: Internet Explorer (IE), Servidor DNS (stream): 195.34.32.116 (el suyo puede ser diferente), La página que queremos abrir: www.site.

Escriba el nombre de dominio en la barra de direcciones del navegador y haga clic en . A continuación, el sistema operativo realiza aproximadamente las siguientes acciones:

Se envía una solicitud (más precisamente, un paquete con una solicitud) al servidor DNS en el socket 195.34.32.116:53. Como comentamos anteriormente, el puerto 53 corresponde al servidor DNS, una aplicación que resuelve nombres. Y el servidor DNS, después de procesar nuestra solicitud, devuelve la dirección IP que coincide con el nombre ingresado.

El diálogo es algo como esto:

¿Qué dirección IP corresponde al nombre? www.sitio? - 82.146.49.55 .

A continuación, nuestra computadora establece una conexión con el puerto. 80 computadora 82.146.49.55 y envía una solicitud (paquete de solicitud) para recibir la página. El puerto 80 corresponde al servidor web. El puerto 80 generalmente no está escrito en la barra de direcciones del navegador, porque se utiliza de forma predeterminada, pero también se puede especificar explícitamente después de los dos puntos - .

Al recibir nuestra solicitud, el servidor web la procesa y nos envía una página en varios paquetes en HTML, un lenguaje de marcado de texto que el navegador entiende.

Nuestro navegador, al recibir la página, la muestra. Como resultado, vemos la página principal de este sitio en la pantalla.

¿Por qué necesitamos entender estos principios?

Por ejemplo, notó un comportamiento extraño en su computadora: actividad extraña en la red, ralentizaciones, etc. ¿Qué hacer? Abra la consola (haga clic en el botón "Inicio" - "Ejecutar" - escriba cmd - "Aceptar"). En la consola escribimos el comando netstat -an y haga clic . Esta utilidad mostrará una lista de conexiones establecidas entre los sockets de nuestra computadora y los sockets de hosts remotos. Si vemos algunas direcciones IP extranjeras en la columna "Dirección externa" y el puerto número 25 después de los dos puntos, ¿qué podría significar esto? (¿Recuerda que el puerto 25 corresponde al servidor de correo?) Esto significa que su computadora ha establecido una conexión con algún servidor (servidores) de correo y está enviando algunas cartas a través de él. Y si su cliente de correo electrónico (Outlook, por ejemplo) no se está ejecutando en este momento y todavía hay muchas conexiones de este tipo en el puerto 25, entonces probablemente haya un virus en su computadora que envía spam en su nombre o reenvía su crédito. números de tarjetas junto con contraseñas a los atacantes.

Además, es necesario comprender los principios de Internet para configurar correctamente un firewall (en otras palabras, un firewall :)). Este programa (que a menudo viene con un antivirus) está diseñado para filtrar paquetes: "amigos" y "enemigos". Deja pasar a los tuyos, no dejes entrar a extraños. Por ejemplo, si su firewall le dice que alguien quiere establecer una conexión a algún puerto de su computadora. ¿Permitir o negar?

Y lo más importante, este conocimiento es extremadamente útil a la hora de comunicarse con el soporte técnico.

Finalmente, aquí hay una lista de puertos que probablemente encontrará:

135-139 - Windows utiliza estos puertos para acceder a recursos informáticos compartidos: carpetas, impresoras. No abra estos puertos al exterior, es decir. a la red local regional e Internet. Deben cerrarse con un firewall. Además, si en la red local no ve nada en el entorno de red o no es visible, probablemente esto se deba al hecho de que el firewall ha bloqueado estos puertos. Por tanto, estos puertos deben estar abiertos para la red local, pero cerrados para Internet. 21 - puerto ftp servidor. 25 - puerto postal SMTP servidor. Su cliente de correo electrónico envía cartas a través de él. La dirección IP del servidor SMTP y su puerto (25) deben especificarse en la configuración de su cliente de correo. 110 - puerto POP3 servidor. A través de él, su cliente de correo recoge las cartas de su buzón. La dirección IP del servidor POP3 y su puerto (110) también deben especificarse en la configuración de su cliente de correo. 80 - puerto WEB-servidores. 3128, 8080 - servidores proxy (configurados en la configuración del navegador).

Varias direcciones IP especiales:

127.0.0.1 es localhost, la dirección del sistema local, es decir. dirección local de su computadora. 0.0.0.0: así es como se designan todas las direcciones IP. 192.168.xxx.xxx: direcciones que se pueden utilizar arbitrariamente en redes locales; no se utilizan en Internet global. Son únicos sólo dentro de la red local. Puede utilizar direcciones de este rango a su discreción, por ejemplo, para crear una red en el hogar o la oficina.

¿Cuál es la máscara de subred y la puerta de enlace predeterminada (enrutador, enrutador)?

(Estos parámetros se configuran en la configuración de conexión de red).

Es sencillo. Las computadoras están conectadas a redes locales. En una red local, las computadoras se "ven" directamente entre sí. Las redes locales están conectadas entre sí a través de puertas de enlace (enrutadores, enrutadores). La máscara de subred está diseñada para determinar si la computadora del destinatario pertenece a la misma red local o no. Si la computadora receptora pertenece a la misma red que la computadora emisora, entonces el paquete se le envía directamente; de ​​lo contrario, el paquete se envía a la puerta de enlace predeterminada, que luego, utilizando rutas que conoce, transmite el paquete a otra red, es decir. a otra oficina de correos (por analogía con la oficina de correos soviética).

Finalmente, veamos qué significan estos términos poco claros:

TCP/IP es el nombre de un conjunto de protocolos de red. De hecho, el paquete transmitido pasa por varias capas. (Como en el correo: primero escribes una carta, luego la metes en un sobre con dirección, luego el correo le pone un sello, etc.).

IP El protocolo es el llamado protocolo de capa de red. La tarea de este nivel es entregar paquetes IP desde la computadora del remitente a la computadora del destinatario. Además de los datos en sí, los paquetes de este nivel tienen una dirección IP de origen y una dirección IP de destinatario. Los números de puerto no se utilizan a nivel de red. ¿Qué puerto, es decir? la aplicación está dirigida a este paquete, en este nivel se desconoce si este paquete se entregó o se perdió; esta no es su tarea, es la tarea de la capa de transporte.

TCP y UDP Se trata de protocolos de la llamada capa de transporte. La capa de transporte se encuentra por encima de la capa de red. En este nivel, se agregan al paquete un puerto de origen y un puerto de destino.

tcp Es un protocolo orientado a conexión con entrega de paquetes garantizada. Primero, se intercambian paquetes especiales para establecer una conexión, se produce algo así como un apretón de manos (-Hola. -Hola. -¿Charlamos? -Vamos.). Además, los paquetes se envían y reciben a través de esta conexión (hay una conversación en curso) y se verifica si el paquete ha llegado al destinatario. Si el paquete no se recibe, se envía nuevamente (“repito, no escuché”).

UDP es un protocolo sin conexión con entrega de paquetes no garantizada. (Como: gritaron algo, pero te escucharon o no, no importa).

Por encima de la capa de transporte está la capa de aplicación. En este nivel, protocolos como http, ftp etc. Por ejemplo, HTTP y FTP utilizan el protocolo TCP confiable, y el servidor DNS funciona a través del protocolo UDP no confiable.

¿Cómo ver las conexiones actuales?

Las conexiones actuales se pueden ver usando el comando

netstat-an

(El parámetro n especifica mostrar direcciones IP en lugar de nombres de dominio).

Este comando se ejecuta así:

“Inicio” - “Ejecutar” - escriba cmd - “Aceptar”. En la consola que aparece (ventana negra), escriba el comando netstat -an y haga clic en . El resultado será una lista de conexiones establecidas entre los enchufes de nuestra computadora y los nodos remotos.

Por ejemplo obtenemos:

Conexiones activas

Nombre	dirección local	dirección externa	Estado
tcp	0.0.0.0:135	0.0.0.0:0	ESCUCHANDO
tcp	91.76.65.216:139	0.0.0.0:0	ESCUCHANDO
tcp	91.76.65.216:1719	212.58.226.20:80	ESTABLECIDO
tcp	91.76.65.216:1720	212.58.226.20:80	ESTABLECIDO
tcp	91.76.65.216:1723	212.58.227.138:80	CLOSE_WAIT
tcp	91.76.65.216:1724	212.58.226.8:80	ESTABLECIDO

...

En este ejemplo, 0.0.0.0:135 significa que nuestra computadora escucha (ESCUCHA) el puerto 135 en todas sus direcciones IP y está lista para aceptar conexiones de cualquier persona en ella (0.0.0.0:0) a través del protocolo TCP.

91.76.65.216:139: nuestra computadora escucha el puerto 139 en su dirección IP 91.76.65.216.

La tercera línea significa que la conexión ya está establecida (ESTABLECIDA) entre nuestra máquina (91.76.65.216:1719) y la remota (212.58.226.20:80). El puerto 80 significa que nuestra máquina realizó una solicitud al servidor web (de hecho, tengo páginas abiertas en el navegador).

En futuros artículos veremos cómo aplicar este conocimiento, p.e.

En resumen, se trata de un conjunto de reglas que rigen la “comunicación” de las computadoras entre sí a través de la red. Hay alrededor de una docena y cada uno de ellos define las reglas para transferir un tipo específico de datos. Pero para facilitar su uso, todos se combinan en la llamada "pila", llamándola así en honor al protocolo más importante: el protocolo TCP/IP (Protocolo de control de transmisión y Protocolo de Internet). La palabra "pila" implica que todos estos protocolos son como una "pila de protocolos" en la que el protocolo de nivel superior no puede funcionar sin el protocolo de nivel inferior.

La pila TCP/IP incluye 4 capas:

1. Aplicación: protocolos HTTP, RTP, FTP, DNS. El nivel superior; es responsable del funcionamiento de las aplicaciones, como servicios de correo electrónico, visualización de datos en un navegador, etc.

2. Transporte: protocolos TCP, UDP, SCTP, DCCP, RIP. Este nivel de protocolo garantiza la interacción correcta de las computadoras entre sí y es un conductor de datos entre los diferentes participantes de la red.

3. Red: protocolo IP. Esta capa proporciona identificación de computadoras en la red dándole a cada una de ellas una dirección digital única.

4. Canal: Ethernet, IEEE 802.11, protocolos Ethernet inalámbricos. Nivel más bajo; interactúa con equipos físicos, describe el medio de transmisión de datos y sus características.

Por lo tanto, su computadora utiliza la pila de protocolos HTTP - TCP - IP - Ethernet para mostrar este artículo.

Cómo se transmite la información a través de Internet

Cada computadora de la red se denomina host y, utilizando el protocolo del mismo nombre, recibe una dirección IP única. Esta dirección se escribe de la siguiente forma: cuatro números del 0 al 255 separados por un punto, por ejemplo, 195.19.20.203. Para comunicarse exitosamente a través de una red, la dirección IP también debe incluir un número de puerto. Dado que no son los propios ordenadores los que intercambian información, sino los programas, cada tipo de programa también debe tener su propia dirección, que se muestra en el número de puerto. Por ejemplo, el puerto 21 es responsable de FTP, el puerto 80 de HTTP. El número total de puertos en una computadora es limitado e igual a 65536, numerados del 0 al 65535. Los números de puerto del 0 al 1023 están reservados para las aplicaciones del servidor, y el nicho de puertos del 1024 al 65535 lo ocupan los puertos del cliente, que programas son libres de usar como quieran. Los "puertos de cliente" se asignan dinámicamente.

Combinación Direcciones IP y números de puerto llamado " enchufe". En él, los valores de dirección y puerto están separados por dos puntos, por ejemplo, 195.19.20.203:110

Así, para que una computadora remota con IP 195.19.20.203 pueda recibir correo electrónico, basta con entregar datos a su puerto 110. Y, dado que este puerto “escucha” día y noche el protocolo POP3, que se encarga de recibir correos electrónicos , luego más allá - "una cuestión de tecnología".

Por conveniencia, todos los datos de la red se dividen en paquetes. Un paquete es un archivo de 1 a 1,5 MB de tamaño que contiene datos de direcciones del remitente y del destinatario, información transmitida y datos de servicio. Dividir archivos en paquetes puede reducir significativamente la carga en la red, porque la ruta de cada uno desde el remitente hasta el destinatario no será necesariamente idéntica. Si se produce un atasco de tráfico en un lugar de la red, los paquetes pueden evitarlo utilizando otras rutas de comunicación. Esta tecnología permite utilizar Internet de la manera más eficiente posible: si alguna parte del transporte colapsa, la información puede continuar transmitiéndose, pero por otras vías. Cuando los paquetes llegan a la computadora de destino, comienza a ensamblarlos nuevamente en un solo archivo utilizando la información de servicio que contienen. Todo el proceso se puede comparar con una especie de gran rompecabezas que, dependiendo del tamaño del archivo transferido, puede alcanzar tamaños realmente enormes.

Como se mencionó anteriormente, el protocolo IP brinda a cada participante de la red, incluidos los sitios web, una dirección numérica única. Sin embargo, ¡nadie puede recordar millones de direcciones IP! Por ello se creó el servicio de nombres de dominio DNS (Domain Name System), que traduce direcciones IP numéricas en nombres alfanuméricos mucho más fáciles de recordar. Por ejemplo, en lugar de escribir el terrible número 5.9.205.233 cada vez, puedes escribir www.site en la barra de direcciones de tu navegador.

¿Qué sucede cuando escribimos la dirección del sitio que buscamos en el navegador? Desde nuestra computadora se envía un paquete con una solicitud al servidor DNS en el puerto 53. Este puerto está reservado por el servicio DNS, que luego de procesar nuestra solicitud devuelve la dirección IP correspondiente al nombre alfanumérico del sitio. Después de esto, nuestra computadora se conecta al socket 5.9.205.233:80 de la computadora 5.9.205.233, que aloja el protocolo HTTP responsable de mostrar los sitios en el navegador, y envía un paquete con una solicitud para recibir la página www.site. Necesitamos establecer una conexión en el puerto 80, ya que es el que corresponde al servidor Web. Si realmente lo desea, puede especificar el puerto 80 directamente en la barra de direcciones de su navegador: http://www.site:80. El servidor web procesa la solicitud recibida de nosotros y produce varios paquetes que contienen texto HTML que muestra nuestro navegador. Como resultado, vemos la página principal en la pantalla.

Internet es un sistema global de redes informáticas, locales y de otro tipo interconectadas que interactúan entre sí a través de la pila de protocolos TCP/IP (Fig. 1).

Figura 1 – Diagrama generalizado de Internet

Internet garantiza el intercambio de información entre todos los ordenadores conectados a él. No importa el tipo de computadora y el sistema operativo que utilice.

Las principales células de Internet son las redes de área local (LAN – Red de área local). Si una red local está conectada directamente a Internet, entonces cada estación de trabajo de esta red también puede conectarse a ella. También hay computadoras que se conectan de forma independiente a Internet. ellos son llamados computadoras host(anfitrión – propietario).

Cada computadora conectada a la red tiene su propia dirección, en la que un suscriptor puede encontrarla desde cualquier parte del mundo.

Una característica importante de Internet es que, al conectar varias redes, no crea ninguna jerarquía: todas las computadoras conectadas a la red tienen los mismos derechos.

Otra característica distintiva de Internet es su alta fiabilidad. Si algunas computadoras y líneas de comunicación fallan, la red seguirá funcionando. Esta fiabilidad está garantizada por el hecho de que no existe un centro de control único en Internet. Si algunas líneas de comunicación o computadoras fallan, los mensajes se pueden transmitir a través de otras líneas de comunicación, ya que siempre hay varias formas de transmitir información.

Internet no es una organización comercial y no es propiedad de nadie. Hay usuarios de Internet en casi todos los países del mundo.

Los usuarios se conectan a la red a través de computadoras de organizaciones especiales llamadas proveedores de servicios de Internet. La conexión a Internet puede ser permanente o temporal. Los proveedores de servicios de Internet cuentan con muchas líneas para conectar a los usuarios y líneas de alta velocidad para conectarse al resto de Internet. A menudo, los proveedores más pequeños están conectados con otros más grandes, que a su vez están conectados con otros proveedores.

Las organizaciones conectadas entre sí por las líneas de comunicación más rápidas forman la parte central de la red, o la columna vertebral de Internet Backbon. Si el proveedor está conectado directamente a la cresta, la velocidad de transferencia de información será máxima.

En realidad, la diferencia entre usuarios y proveedores de servicios de Internet es bastante arbitraria. Cualquiera que haya conectado su computadora o su red de área local a Internet e instalado los programas necesarios puede brindar servicios de conexión de red a otros usuarios. En principio, un único usuario puede conectarse a través de una línea de alta velocidad directamente a la red troncal de Internet.

En general, Internet intercambia información entre dos computadoras conectadas a la red. Las computadoras conectadas a Internet a menudo se denominan nodos o sitios de Internet. , De la palabra inglesa sitio, que se traduce como lugar, ubicación. Los hosts instalados en los proveedores de servicios de Internet brindan a los usuarios acceso a Internet. También existen nodos que se especializan en proporcionar información. Por ejemplo, muchas empresas crean sitios en Internet a través de los cuales distribuyen información sobre sus productos y servicios.

¿Cómo se transfiere la información? Hay dos conceptos principales utilizados en Internet: dirección y protocolo. Cualquier computadora conectada a Internet tiene su propia dirección única. Así como una dirección postal identifica de manera única la ubicación de una persona, una dirección de Internet identifica de manera única la ubicación de una computadora en la red. Las direcciones de Internet son la parte más importante y se analizarán en detalle a continuación.

Los datos enviados de una computadora a otra a través de Internet se dividen en paquetes. Se mueven entre los ordenadores que componen nodos de red. Los paquetes del mismo mensaje pueden tomar rutas diferentes. Cada paquete tiene su propio marcado, lo que garantiza el correcto montaje del documento en el ordenador al que va dirigido el mensaje.

¿Qué es un protocolo? Como se dijo anteriormente, un protocolo son las reglas de interacción. Por ejemplo, el protocolo diplomático prescribe qué hacer al reunirse con invitados extranjeros o al celebrar una recepción. El protocolo de red también prescribe reglas de funcionamiento para las computadoras conectadas a la red. Los protocolos estándar hacen que diferentes computadoras "hablen el mismo idioma". Esto hace posible conectar a Internet diferentes tipos de computadoras que ejecutan diferentes sistemas operativos.

Los protocolos básicos de Internet son la pila de protocolos TCP/IP. En primer lugar, es necesario aclarar que, en el entendimiento técnico de TCP/IP - Este no es un protocolo de red, sino dos protocolos que se encuentran en diferentes niveles del modelo de red (este es el llamado pila de protocolos). protocolo TCP - protocolo nivel de transporte.Él controla lo que cómo se produce la transferencia de datos. protocolo IP - DIRECCIÓN. el pertenece nivel de red y determina donde se realiza la transferencia.

Protocolo TCP. Según el protocolo TCP , los datos enviados se "cortan" en pequeños paquetes, después de lo cual cada paquete se marca para que contenga los datos necesarios para el correcto montaje del documento en la computadora del destinatario.

Para comprender la esencia del protocolo TCP, podemos imaginar una partida de ajedrez por correspondencia, cuando dos participantes juegan una docena de partidas simultáneamente. Cada movimiento se registra en una tarjeta separada que indica el número del juego y el número de movimiento. En este caso, entre dos socios a través del mismo canal de correo, se producen hasta una docena de conexiones (una por parte). De manera similar, dos computadoras conectadas mediante una conexión física pueden admitir múltiples conexiones TCP simultáneamente. Por ejemplo, dos servidores de red intermedios pueden transmitirse simultáneamente muchos paquetes TCP de numerosos clientes a través de una línea de comunicación en ambas direcciones.

Cuando trabajamos en Internet podemos recibir simultáneamente documentos de América, Australia y Europa a través de una única línea telefónica. Los paquetes de cada documento se reciben por separado, separados en el tiempo y, a medida que se reciben, se van recopilando en diferentes documentos.

Protocolo IP . Ahora veamos el protocolo de dirección: IP (Protocolo de Internet). Su esencia es que cada participante de la World Wide Web debe tener su propia dirección única (dirección IP). Sin esto, no podemos hablar de la entrega precisa de paquetes TCP al lugar de trabajo deseado. Esta dirección se expresa de manera muy simple: cuatro números, por ejemplo: 195.38.46.11. Veremos la estructura de una dirección IP con más detalle más adelante. Está organizado de tal manera que cada computadora por la que pasa cualquier paquete TCP puede determinar a partir de estos cuatro números cuál de sus “vecinos” más cercanos necesita reenviar el paquete para que esté “más cerca” del destinatario. Como resultado de un número finito de transferencias, el paquete TCP llega al destinatario.

La palabra "más cercano" está entre comillas por una razón. En este caso, no se evalúa la “proximidad” geográfica. Se tienen en cuenta las condiciones de comunicación y la capacidad de la línea. Dos computadoras ubicadas en continentes diferentes, pero conectadas por una línea de comunicación espacial de alto rendimiento, se consideran "más cercanas" entre sí que dos computadoras de pueblos vecinos conectados por un simple cable telefónico. Se utilizan herramientas especiales para resolver las cuestiones de lo que se considera "más cercano" y lo que está "más lejos". enrutadores. La función de enrutadores en una red generalmente la desempeñan computadoras especializadas, pero también pueden ser programas especiales que se ejecutan en los servidores de nodo de la red.

Pila de protocolo TCP/IP

Pila de protocolo TCP/IP- un conjunto de protocolos de transferencia de datos de red utilizados en redes, incluida Internet. El nombre TCP/IP proviene de los dos protocolos más importantes de la familia: el Protocolo de control de transmisión (TCP) y el Protocolo de Internet (IP), que fueron desarrollados y descritos por primera vez en este estándar.

Los protocolos funcionan entre sí en una pila. pila, pila): esto significa que el protocolo ubicado en un nivel superior funciona "encima" del inferior, utilizando mecanismos de encapsulación. Por ejemplo, el protocolo TCP se ejecuta sobre el protocolo IP.

La pila de protocolos TCP/IP incluye cuatro capas:

• capa de aplicación
• capa de transporte
• capa de red (capa de Internet),
• capa de enlace.

Los protocolos de estos niveles implementan completamente la funcionalidad del modelo OSI (Tabla 1). Toda la interacción del usuario en las redes IP se basa en la pila de protocolos TCP/IP. La pila es independiente del medio físico de transmisión de datos.

Tabla 1– Comparación de la pila de protocolos TCP/IP y el modelo de referencia OSI

Capa de aplicación

La capa de Aplicación es donde operan la mayoría de las aplicaciones de red.

Estos programas tienen sus propios protocolos de comunicación, como HTTP para WWW, FTP (transferencia de archivos), SMTP (correo electrónico), SSH (conexión segura a una máquina remota), DNS (resolución de nombres simbólicos en direcciones IP) y muchos otros.

En su mayor parte, estos protocolos funcionan sobre TCP o UDP y están vinculados a un puerto específico, por ejemplo:

• HTTP al puerto TCP 80 u 8080,
• FTP al puerto TCP 20 (para transferencia de datos) y 21 (para comandos de control),
• Consultas de DNS en el puerto 53 UDP (con menos frecuencia TCP),

Capa de transporte

Los protocolos de la capa de transporte pueden resolver el problema de la entrega de mensajes no garantizados (“¿el mensaje llegó al destinatario?”), así como garantizar la secuencia correcta de llegada de los datos. En la pila TCP/IP, los protocolos de transporte determinan a qué aplicación están destinados los datos.

Los protocolos de enrutamiento automático representados lógicamente en esta capa (porque se ejecutan sobre IP) son en realidad parte de los protocolos de la capa de red; por ejemplo OSPF (IP ID 89).

TCP (IP ID 6) es un mecanismo de transporte de conexión preestablecida "garantizado" que proporciona a una aplicación un flujo de datos confiable, brinda confianza de que los datos recibidos están libres de errores, vuelve a solicitar datos si se pierden y elimina la duplicación de datos. datos. TCP le permite regular la carga en la red, así como reducir la latencia de los datos cuando se transmiten a largas distancias. Además, TCP garantiza que los datos recibidos se envíen exactamente en la misma secuencia. Ésta es su principal diferencia con UDP.

Protocolo de transmisión de datagramas sin conexión UDP (IP ID 17). También se le denomina protocolo de transmisión “poco fiable”, en el sentido de la imposibilidad de verificar la entrega de un mensaje al destinatario, así como la posible mezcla de paquetes. Las aplicaciones que requieren una transferencia de datos garantizada utilizan el protocolo TCP.

UDP se usa típicamente en aplicaciones como transmisión de video y juegos de computadora, donde la pérdida de paquetes es aceptable y volver a intentarlo es difícil o injustificado, o en aplicaciones de desafío-respuesta (como consultas DNS) donde crear una conexión requiere más recursos que reenviar.

Tanto TCP como UDP utilizan un número llamado puerto para identificar su protocolo de capa superior.

capa de red

La capa de Internet se diseñó originalmente para transferir datos de una (sub)red a otra. Con el desarrollo del concepto de red global, se agregaron capacidades adicionales a la capa para la transmisión de cualquier red a cualquier red, independientemente de los protocolos de nivel inferior, así como la capacidad de solicitar datos de una parte remota, por ejemplo en el protocolo ICMP (utilizado para transmitir información de diagnóstico de una conexión IP) y IGMP (utilizado para gestionar flujos de multidifusión).

ICMP e IGMP están ubicados por encima de IP y deberían ir a la siguiente capa de transporte, pero funcionalmente son protocolos de capa de red y, por lo tanto, no pueden encajar en el modelo OSI.

Los paquetes de protocolo de red IP pueden contener un código que indique qué protocolo de siguiente capa utilizar para extraer datos del paquete. Este numero es unico número de protocolo IP. ICMP e IGMP están numerados 1 y 2, respectivamente.

Capa de enlace de datos

La capa de enlace describe cómo se transmiten los paquetes de datos a través de la capa física, incluyendo codificación(es decir, secuencias especiales de bits que determinan el principio y el final de un paquete de datos). Ethernet, por ejemplo, contiene en los campos del encabezado del paquete una indicación de a qué máquina o máquinas de la red está destinado el paquete.

Ejemplos de protocolos de capa de enlace son Ethernet, Wi-Fi, Frame Relay, Token Ring, ATM, etc.

La capa de enlace de datos a veces se divide en 2 subcapas: LLC y MAC.

Además, la capa de enlace de datos describe el medio de transmisión de datos (ya sea cable coaxial, par trenzado, fibra óptica o canal de radio), las características físicas de dicho medio y el principio de transmisión de datos (separación de canales, modulación, amplitud de la señal, frecuencia de la señal, método de sincronización de transmisión, respuesta de latencia y distancia máxima).

Encapsulación

La encapsulación es el empaquetado o anidamiento de paquetes de alto nivel (posiblemente de diferentes protocolos) en paquetes del mismo protocolo (nivel inferior), incluida la dirección.

Por ejemplo, cuando una aplicación necesita enviar un mensaje mediante TCP, se realiza la siguiente secuencia de acciones (Fig.2):

Figura 2 – Proceso de encapsulación

• En primer lugar, la aplicación completa una estructura de datos especial en la que indica información sobre el destinatario (protocolo de red, dirección IP, puerto TCP);
• transmite el mensaje, su longitud y estructura con información sobre el destinatario al controlador del protocolo TCP (capa de transporte);
• el controlador TCP genera un segmento en el que el mensaje son los datos y los encabezados contienen el puerto TCP del destinatario (así como otros datos);
• el controlador TCP pasa el segmento generado al controlador IP (capa de red);
• el controlador de IP trata el segmento TCP transmitido como datos y lo precede con su encabezado (que, en particular, contiene la dirección IP del destinatario, tomada de la misma estructura de datos de la aplicación, y el número de protocolo superior;
• El controlador de IP transmite el paquete recibido a la capa de enlace de datos, que nuevamente considera este paquete como datos "sin procesar";
• el controlador de nivel de enlace, similar a los controladores anteriores, agrega su encabezado al principio (que también indica el número de protocolo de nivel superior, en nuestro caso es 0x0800(IP)) y, en la mayoría de los casos, agrega la suma de verificación final, por lo que formar un marco;
• Luego, la trama recibida se transmite a la capa física, que convierte los bits en señales eléctricas u ópticas y los envía al medio de transmisión.

En el lado receptor, se realiza el proceso inverso (de abajo hacia arriba), llamado decapsulación, para descomprimir los datos y presentarlos a la aplicación.

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