Pila (conmutadores de red). Protocolos y pilas de protocolos.

Pila de protocolo TCP/IP

Una red corporativa es un sistema complejo que consta de una gran cantidad de dispositivos diferentes: computadoras, concentradores, enrutadores, interruptores, software de aplicación del sistema, etc. La principal tarea de los integradores de sistemas y administradores de redes es garantizar que este sistema se adapte lo mejor posible al procesamiento de los flujos de información y permita obtener las soluciones correctas a los problemas de los usuarios en una red corporativa. El software de aplicación solicita un servicio que permite la comunicación con otros programas de aplicación. Este servicio es el mecanismo de interconexión de redes.

La información corporativa, la intensidad de sus flujos y las formas en que se procesa cambian constantemente. Un ejemplo de un cambio dramático en la tecnología de procesamiento de información corporativa fue el crecimiento sin precedentes de la popularidad de la red global. Internet durante los últimos 2-3 años. Neto Internet cambió la forma en que se presenta la información, recopilando todo tipo de información en sus servidores: texto, gráficos y sonido. Sistema de transporte en red Internet simplificó significativamente la tarea de construir una red corporativa distribuida.

La conexión e interacción dentro de una poderosa red informática fue el objetivo del diseño y creación de una familia de protocolos, más tarde llamada pila de protocolos. TCP/IP (Protocolo de control de transmisión/Protocolo de Internet) . La idea principal de la pila es crear un mecanismo de interconexión en red.

La pila de protocolos TCP/IP se utiliza ampliamente en todo el mundo para conectar computadoras en una red. Internet. TCP/IP es el nombre general que se le da a una familia de protocolos de transferencia de datos utilizados para comunicarse entre computadoras y otros equipos en una red corporativa.

La principal ventaja de la pila de protocolos TCP/IP es que proporciona una comunicación confiable entre equipos de red de diferentes fabricantes. Esta ventaja está garantizada por la inclusión en TCP/IP de un conjunto de protocolos de comunicación probados durante el funcionamiento con diversas aplicaciones estandarizadas. Los protocolos de la pila TCP/IP proporcionan un mecanismo para pasar mensajes, describen detalles de los formatos de los mensajes y especifican cómo manejar los errores. Los protocolos le permiten describir y comprender los procesos de transferencia de datos sin tener en cuenta el tipo de equipo en el que ocurren estos procesos.

La historia de la creación de la pila de protocolos TCP/IP comenzó cuando el Departamento de Defensa de Estados Unidos se enfrentó al problema de combinar una gran cantidad de computadoras con diferentes sistemas operativos. Para lograrlo, en 1970 se elaboró ​​un conjunto de normas. Los protocolos desarrollados sobre la base de estos estándares se denominan colectivamente TCP/IP.

La pila de protocolos TCP/IP fue diseñada originalmente para la red. Red de Agencias de Proyectos de Investigación Avanzada (ARPANET). ARPANET fue considerada como una red experimental de conmutación de paquetes distribuidos.El experimento de utilizar la pila de protocolos TCP/IP en esta red terminó con resultados positivos. Por lo tanto, la pila de protocolos se adoptó para uso industrial y posteriormente se amplió y mejoró a lo largo de varios años. Posteriormente la pila se adaptó para su uso en redes locales. A principios de 1980, el protocolo comenzó a utilizarse como parte integral del sistema operativo Veg.kley UNIX v 4.2. En el mismo año, apareció una red unificada. Internet . Transición a la tecnología Internet se completó en 1983, cuando el Departamento de Defensa de EE. UU. estableció que todas las computadoras conectadas a la red global utilizan la pila de protocolos TCP/IP.

La pila de protocolos TCP/IP proporciona a los usuariosdos servicios principalesque utilizan programas de aplicación:

datagrama vehículo de entrega de paquetes . Esto significa que los protocolos de la pila TCP/IP determinan la ruta de transmisión de un mensaje pequeño basándose únicamente en la información de direccionamiento contenida en el mensaje. La entrega se realiza sin establecer una conexión lógica. Este tipo de entrega hace que los protocolos TCP/IP se adapten a una amplia gama de equipos de red.

Vehículo de transmisión confiable . La mayoría de las aplicaciones requieren software de comunicaciones para recuperarse automáticamente de errores de transmisión, pérdida de paquetes o fallas intermedias. enrutadores. Un transporte confiable le permite establecer una conexión lógica entre aplicaciones y luego enviar grandes cantidades de datos a través de esa conexión.

Las principales ventajas de la pila de protocolos TCP/IP son:

Independencia de la tecnología de red. La pila de protocolos TCP/IP es independiente del equipo del usuario final porque sólo define el elemento de transmisión (el datagrama) y describe la forma en que se mueve a través de la red.

Conectividad universal. Una pila permite que cualquier par de computadoras que la soporten se comuniquen entre sí. A cada computadora se le asigna una dirección lógica y cada datagrama transmitido contiene las direcciones lógicas del remitente y del destinatario. Los enrutadores intermedios utilizan la dirección de destino para tomar decisiones de enrutamiento.

De extremo a extremo confirmación.Los protocolos de la pila TCP/IP proporcionan confirmación del paso correcto de la información cuando se intercambia entre el remitente y el destinatario.

Protocolos de aplicación estándar. Los protocolos TCP/IP incluyen herramientas para soportar aplicaciones comunes como correo electrónico, transferencia de archivos, acceso remoto, etc.

Fuerte crecimiento de la red Internet y, naturalmente, el desarrollo acelerado de la pila de protocolos TCP/IP requirió que los desarrolladores crearan una serie de documentos que contribuirían a un mayor desarrollo ordenado de los protocolos. Organización Junta de Actividades de Internet (IAB) ) desarrolló una serie de documentos llamados RFC (Solicitud de comentarios). Algunos RFC describen servicios o protocolos de red y su implementación, otros documentos describen las condiciones para su uso. incluyendo en RFC Se han publicado estándares de pila de protocolos TCP/IP. Hay que tener en cuenta que los estándares TCP/IP siempre se publican como documentos. RFC, pero no todos los RFC definir estándares.

RFC se publicaron originalmente en formato electrónico y pudieron ser comentados por quienes participaron en la discusión. El documento podría sufrir varios cambios hasta que se alcanzara un acuerdo general sobre su contenido. Si el documento regulaba una nueva idea, se le asignaba un número y se colocaba junto a otros. RFC . En este caso, a cada nuevo documento se le asigna un estado que regula la necesidad de su implementación. Lanzamiento de un nuevo documento. RFC no significa que todos los fabricantes de hardware y software deban implementarlo en sus productos. El Apéndice No. 2 contiene descripciones de algunos documentos. RFC y sus estados.

1.Estado de la normalización. Un protocolo puede tener varios estados:

se ha aprobado el estándar de protocolo;

se propone para su consideración el estándar de protocolo;

se propone un protocolo experimental;

El protocolo está obsoleto y no se utiliza actualmente.

2.Estado del protocolo. Un protocolo puede tener varios estados:

el protocolo es necesario para su implementación;

el protocolo puede ser implementado por el fabricante a su elección;

Cuando se opera una red corporativa compleja, surgen muchos problemas no relacionados. Es casi imposible solucionarlos con la funcionalidad de un solo protocolo. Un protocolo de este tipo debería:

reconocer fallas de la red y restaurar su funcionalidad;

distribuir el ancho de banda de la red y conocer formas de reducir el flujo de datos cuando se sobrecarga;

reconocer retrasos y pérdidas de paquetes, saber cómo reducir los daños derivados de ello;

reconocer errores en los datos e informar al software de aplicación sobre ellos;

producir un movimiento ordenado de paquetes en la red.

Esta cantidad de funcionalidad está más allá de las capacidades de un protocolo. Por lo tanto, se creó un conjunto de protocolos interoperables llamado pila.

Porque la pila de protocolos TCP/IP se desarrolló antes que el modelo de referencia. OSI , entonces la correspondencia de sus niveles con los niveles del modelo OSI Bastante condicional.Estructura de la pila del protocolo TCP/IPmostrado en la Fig. 1.1.

Arroz. 1.1. Estructura de la pila del protocolo TCP/IP.

Arroz. 12. Ruta del mensaje.

Teóricamente, enviar un mensaje de un programa de aplicación a otro significa la transmisión secuencial del mensaje a través de capas adyacentes de la pila del remitente, pasando mensajes a lo largo de la capa de interfaz de red (capa IV ) o, según el modelo de referencia OSI , en la capa física, la recepción de un mensaje por parte del destinatario y su transmisión a través de capas adyacentes de software de protocolo.En la práctica, la interacción entre los niveles de la pila es mucho más complicada. Cada capa decide si un mensaje es correcto y realiza una acción específica según el tipo de mensaje o dirección de destino. En la estructura de la pila de protocolos TCP/IP hay un "centro de gravedad" claro: esta es la capa de red y el protocolo. IP en él. protocolo IP Puede interactuar con múltiples módulos de protocolo de nivel superior y múltiples interfaces de red. Es decir, en la práctica, el proceso de pasar mensajes de un programa de aplicación a otro se verá así: el remitente transmite un mensaje que está al nivel III protocolo pro IP colocado en un datagrama y enviado a la red (red 1). Endispositivos intermedios, por ejemplo enrutadores, datagramapasó al nivel de protocolo IP , que lo envía de regreso a la otra red (red 2). Cuando llega el datagrama lo recibes la, protocolo IP selecciona el mensaje y lo transmite a los niveles superiores.Arroz. 1.2 ilustra este proceso.

La estructura de la pila del protocolo TCP/IP se puede dividir en cuatro niveles. El más bajo - capa de interfaz de red (capa IV) -corresponde a los niveles físicos y de canal del modelo OSI. en la pila Los protocolos TCP/IP no regulan este nivel. Nivel de redLa interfaz es responsable de recibir datagramas y transmitirlos a direcciones específicas.sin red. La interfaz con la red puede ser implementada por el controlador bucal.enjambre o sistema complejo que utiliza su propio protocolonivel nacional (switch, router). Él apoya el campamento.Dardos a nivel físico y de enlace de redes locales populares: Ethernet, token Pang, FDDI etc. Para soporte de redes distribuidasLas conexiones PPP están perforadas y DESLIZAR , y para redes globales - Protocolo X.25. Proporciona soporte para el uso de desarrollo.tecnologías de conmutación celular - Cajero automático . Se ha convertido en una práctica común incluirintegración de nuevas tecnologías locales o de distribución en la pila de protocolos TCP/IPRedes distribuidas y su regulación mediante nuevos documentos. RFC.

Capa de red (capa III) - este es el nivel de interacción entre redescomportamiento. La capa gestiona la interacción entre usuarios enredes. Recibe una solicitud de la capa de transporte para enviar un paquete del remitente junto con la dirección del destinatario. La capa encapsula el paquete en un datagrama, llena su encabezado y, opcionalmente,El puente utiliza un algoritmo de enrutamiento. Procesos de nivel endatagramas entrantes y comprueba la exactitud de la información recibidamación. En el lado receptor, software de capa de red.elimina el encabezado y determina qué protocolo de transporteprocesará el paquete.

Como protocolo de capa de red principal en la pila TCP/IP protocolo utilizado IP , que fue creado con el propósito de transferir informaciónformaciones en redes distribuidas. Ventaja del protocolo IP es la posibilidad de su funcionamiento efectivo en redes con topologías complejasa ella. En este caso, el protocolo utiliza racionalmente el método del ancho de banda.Disponibilidad de líneas de comunicación de baja velocidad. En el centro del protocolo IP acostado datagramaun método que no garantiza la entrega del paquete, perodirigido a su implementación.

Este nivel incluye todos los protocolos que crean, bajoMantener y actualizar tablas de enrutamiento. Es más, en estenivel existe un protocolo para el intercambio de información sobre errores entredu enrutadores en la red y por los remitentes.

Siguiente nivel -transporte (nivel II). principal La tarea es garantizar la interacción entre los sistemas de aplicación.gramos. La capa de transporte controla el flujo de información desde elasegurando una transmisión confiable. Para ello se utilizó un mecanismo de confirmación.esperando recepción correcta con duplicación de transmisión de pérdida oPaquetes que llegaron con errores. La capa de transporte acepta datos.datos de varios programas de aplicación y los envía a un nivel inferior. Al hacerlo, agrega información adicional a cadapaquete, incluido el valor de la suma de comprobación calculada.

El protocolo de control de transmisión opera en este nivel. Datos TCP (Protocolo de control de transmisión) ) y protocolo de transmisión cuandopaquetes anidados usando el método de datagrama UDP (Protocolo de datagramas de usuario). protocolo TCP proporciona entrega de datos garantizada debido aformación de conexiones lógicas entre aplicaciones remotasprocesos. Operación de protocolo UDP similar a cómo funciona el protocolo IP, pero su tarea principal es realizar las funciones de un aglutinante.el vínculo entre el protocolo de red y diversas aplicaciones.

El nivel más alto (nivel Apliqué . Implementa servicios de capa de aplicación ampliamente utilizados. A ellos dellevado: protocolo de transferencia de archivos entre sistemas remotos, proProtocolo de emulación de terminal remoto, protocolos de correo, etc. CadaDeje que el programa de aplicación seleccione el tipo de transporte - o noun flujo continuo de mensajes, o una secuencia de mensajes individualescomunicaciones. El programa de aplicación transmite datos a la capa de transporte.desnudo en la forma requerida.

Consideración de los principios de funcionamiento de la pila de protocolos. Es recomendable realizar TCP/IP a partir de los protocolos de tercer nivel.Nya. Esto se debe al hecho de que los protocolos de nivel superior en susEl trabajo depende de la funcionalidad de los protocolos de nivel inferior. Para comprender los problemas de enrutamiento en sistemas distribuidos.Se recomienda estudiar protocolos en las siguientes redes: secuencias: IP, ARP, ICMP, UDP y TCP . Esto se debe al hecho que para entregar información entre sistemas remotos en una red distribuida, se utiliza toda la familia de sistemas en un grado u otrocomo protocolos TCP/IP.

La pila de protocolos TCP/IP incluye una gran cantidadprotocolos a nivel de aplicación. Estos protocolos realizan variosfunciones, que incluyen: gestión de red, transferencia de archivos, prestación de servicios distribuidos al utilizar archivos, emulación de términospesca, entrega de correo electrónico, etc. Protocolo de transferencia de archivos ( Protocolo de transferencia de archivos: FTP ) le permite mover archivos entre computadorassistemas informáticos. Protocolo Telnet proporciona ter virtualemulación terminal. Protocolo Simple de Manejo de Red ( Protocolo simple de administración de red: SNMP ) es un protocolo de controlDetección de red, utilizada para informar condiciones anormales de la red.y establecer los valores de umbrales aceptables en la red. Protocolo sencillo La transferencia de correo (Protocolo simple de transferencia de correo - SMTP) proporciona Mecanismo de transmisión de correo electrónico. Estos protocolos y otras aplicaciones.Las aplicaciones utilizan los servicios de la pila TCP/IP para proporcionar a los usuariosServicios básicos de red.

Obtenga más información sobre los protocolos de la capa de aplicación de la pila de protocolosTCP/IP no se trata en este material.

Antes de considerar los protocolos de la pila TCP/IP, introduzcamos los conceptos básicos.términos que definen los nombres de piezas de información, transmitiendoentre niveles. El nombre del bloque de datos transmitido a través de la red.Depende de en qué capa de la pila de protocolos se encuentre. El bloque de datos que trata una interfaz de red se llama marco . Si el bloque de datos está entre la interfaz de red y la rednivel, se llama datagrama IP (o simplemente datagramami). Un bloque de datos que circula entre el transporte y la red. niveles y superiores se llama Paquete IP.En la Fig. 1.3 muestra la relaciónCorrespondencia de las designaciones de los bloques de datos con los niveles de la pila del protocolo TCP/IP.

Arroz. 1. 3. Designación de datos en los niveles de la pila TCP/IP.

Es muy importante complementar la descripción de las capas de la pila de protocolos TCP/IP con una descripción de la diferencia entre la transmisión de un remitente directamente a un destinatario y la transmisión a través de múltiples redes. En la Fig. La Figura 4 muestra la diferencia entre estos tipos de transmisiones.

Arroz.1.4. Métodos de transmisión de información.

Cuando un mensaje se entrega a través de dos redes utilizando un enrutador, utiliza dos tramas de red diferentes (Trama 1 y Trama 2). Cuadro 1: para la transmisión del remitente al enrutador, cuadro 2: del enrutador al destinatario.

La capa de aplicación y la capa de transporte pueden establecer conexiones, por lo que el principio de estratificación dicta que el paquete recibido por la capa de transporte del destinatario debe ser idéntico al paquete enviado por la capa de transporte del remitente.

Tema 3. Pila TCP/IP. Protocolos básicos TCP/IP

El protocolo TCP/IP es el protocolo básico de la red de transporte. El término "TCP/IP" suele referirse a todo lo relacionado con los protocolos TCP e IP. Cubre toda una familia de protocolos, programas de aplicación e incluso la propia red. La familia incluye protocolos UDP, ARP, ICMP, TELNET, FTP y muchos otros.

La arquitectura del protocolo TCP/IP está diseñada para una red integrada que consta de subredes de paquetes heterogéneos separados conectados entre sí mediante puertas de enlace, a las que se conectan máquinas heterogéneas. Cada una de las subredes opera de acuerdo con sus propios requisitos específicos y tiene su propia naturaleza de medio de comunicación. Sin embargo, se supone que cada subred puede aceptar un paquete de información (datos con el encabezado de red apropiado) y entregarlo a una dirección específica en esa subred en particular. No se requiere que la subred garantice la entrega obligatoria de paquetes y tenga un protocolo confiable de extremo a extremo. De esta forma, dos máquinas conectadas a la misma subred pueden intercambiar paquetes.

La pila del protocolo TCP/IP tiene cuatro capas (Figura 3.1).

Figura 3.1 – Pila TCP/IP

La capa IV corresponde a la capa de acceso a la red, que opera sobre protocolos estándar de capa física y de enlace de datos como Ethernet, Token Ring, SLIP, PPP y otros. Los protocolos de este nivel son responsables de la transmisión de paquetes de datos en la red a nivel de hardware.

La capa III proporciona interconexión cuando se transmiten paquetes de datos de una subred a otra. En este caso, funciona el protocolo IP.

La capa II es la principal y opera en base al protocolo de control de transmisión TCP. Este protocolo es necesario para la transmisión confiable de mensajes entre programas de aplicación ubicados en diferentes máquinas mediante la creación de conexiones virtuales entre ellos.

Nivel I – aplicado. La pila TCP/IP existe desde hace mucho tiempo e incluye una gran cantidad de protocolos y servicios a nivel de aplicación (protocolo de transferencia de archivos FTP, protocolo Telnet, protocolo Gopher para acceder a los recursos del espacio mundial GopherSpace, el protocolo HTTP más famoso para acceder bases de datos remotas de hipertexto en las telarañas del mundo, etc.).

Todos los protocolos de pila se pueden dividir en dos grupos: protocolos de transferencia de datos, que transfieren datos útiles entre dos partes; protocolos de servicio necesarios para el correcto funcionamiento de la red.

Los protocolos de servicio utilizan necesariamente algún tipo de protocolo de transferencia de datos. Por ejemplo, el protocolo de servicio ICMP utiliza el protocolo IP. Internet es una colección de todas las redes informáticas conectadas que utilizan protocolos de pila TCP/IP.

Funciones de la capa de transporte. Protocolos TCP, UDP.

El cuarto nivel del modelo está diseñado para entregar datos sin errores, pérdidas y duplicaciones en la secuencia en la que fueron transmitidos. No importa qué datos se transmitan, desde dónde y dónde, es decir, él mismo proporciona el mecanismo de transmisión. La capa de transporte proporciona los siguientes tipos de servicios:

– establecimiento de una conexión de transporte;

- transferencia de datos;

– interrupción de la conexión de transporte.

Funciones realizadas por la capa de transporte:

– convertir una dirección de transporte en una dirección de red;

– multiplexación de conexiones de transporte en conexiones de red;

– establecer y romper conexiones de transporte;

– ordenar bloques de datos en conexiones individuales;

– detección de errores y control necesario sobre la calidad de los servicios;

– recuperación de errores;

– segmentación, asociación y concatenación;

– control del flujo de datos sobre conexiones individuales;

– funciones de supervisión;

– transmisión de bloques de datos de transporte urgentes.

El Protocolo de control de transmisión (TCP) proporciona un servicio de entrega de paquetes confiable y orientado a la conexión.

Protocolo TCP:

– garantiza la entrega de datagramas IP;

– realiza la segmentación y ensamblaje de grandes bloques de datos enviados por programas;

– asegura la entrega de segmentos de datos en el orden requerido;

– comprueba la integridad de los datos transmitidos mediante una suma de comprobación;

– envía acuses de recibo positivos si los datos se reciben correctamente. Al utilizar acuses de recibo selectivos, también puede enviar acuses de recibo negativos para datos que no se recibieron;

– Ofrece el transporte preferido para programas que requieren una transferencia de datos confiable basada en sesiones, como bases de datos cliente-servidor y programas de correo electrónico.

TCP se basa en la comunicación punto a punto entre dos nodos de la red. TCP recibe datos de programas y los procesa como un flujo de bytes. Los bytes se agrupan en segmentos, a los que TCP les asigna números secuenciales para permitir el ensamblaje adecuado de los segmentos en el host receptor.

Para que dos nodos TCP se comuniquen, primero deben establecer una sesión entre sí. Una sesión TCP se inicia mediante un proceso llamado protocolo de enlace de tres vías, que sincroniza números de secuencia y transmite la información de control necesaria para establecer una conexión virtual entre los nodos. Una vez que se completa este proceso de protocolo de enlace, el reenvío y el reconocimiento de paquetes comienzan en orden secuencial entre estos nodos. TCP utiliza un proceso similar antes de terminar una conexión para garantizar que ambos nodos hayan terminado de enviar y recibir datos (Figura 3.2).

Figura 3.2 – Formato del encabezado del segmento TCP

Los campos puerto de origen y puerto de destino ocupan 2 bytes e identifican el proceso de envío y el proceso del destinatario. Los campos de número de secuencia y número de acuse de recibo (de 4 bytes de longitud) numeran cada byte de datos enviado o recibido. Implementado como enteros sin signo que se restablecen cuando alcanzan su valor máximo. Cada parte mantiene su propia numeración de serie. El campo de longitud del encabezado tiene 4 bits y representa la longitud del encabezado del segmento TCP, medida en palabras de 32 bits. La longitud del encabezado no es fija y puede variar según los valores establecidos en el campo de parámetros. El campo de reserva ocupa 6 bits. El campo de banderas tiene una longitud de 6 bits y contiene seis banderas de 1 bit:

– la bandera URG (puntero urgente) se pone a 1 si se utiliza el puntero al campo de datos urgentes;

– el indicador ACK (Acuse de recibo) se establece en 1 si el campo del número de acuse de recibo contiene datos. De lo contrario, este campo se ignora;

– el indicador PSH (Push) significa que la pila TCP receptora debe informar inmediatamente a la aplicación de los datos entrantes, en lugar de esperar hasta que el buffer esté lleno;

– la bandera RST (Reset) se utiliza para cancelar una conexión: debido a un error de aplicación, rechazo de un segmento incorrecto, intento de crear una conexión en ausencia del servicio solicitado;

– el indicador SYN (Sincronizar) se establece al iniciar una conexión y sincronizar el número de secuencia;

– el indicador FIN (Finalizado) se utiliza para terminar la conexión. Indica que el remitente ha terminado de transmitir datos.

El campo de tamaño de ventana (de 2 bytes de longitud) contiene el número de bytes que se pueden enviar después de un byte que ya ha sido confirmado. El campo de suma de comprobación (longitud 2 bytes) se utiliza para aumentar la confiabilidad. Contiene una suma de verificación del encabezado, los datos y el pseudoencabezado. Al realizar cálculos, el campo de suma de verificación se establece en cero y el campo de datos se completa con un byte cero si su longitud es un número impar. El algoritmo de suma de comprobación simplemente suma todas las palabras de 16 bits en complemento a dos y luego calcula el complemento de la suma completa.

El protocolo UDP, al ser un protocolo de datagramas, implementa el servicio siempre que sea posible, es decir, no garantiza la entrega de sus mensajes y, por tanto, de ninguna manera compensa la falta de fiabilidad del protocolo de datagramas IP. La unidad de datos del protocolo UDP se denomina paquete UDP o datagrama de usuario. Cada datagrama lleva un mensaje de usuario separado. Esto resulta en una limitación: la longitud de un datagrama UDP no puede exceder la longitud del campo de datos del protocolo IP, que a su vez está limitado por el tamaño del marco tecnológico subyacente. Por lo tanto, si el búfer UDP se llena, los datos de la aplicación se descartan. El encabezado del paquete UDP, que consta de cuatro campos de 2 bytes, contiene los campos puerto de origen, puerto de destino, longitud UDP y suma de comprobación (Figura 3.3).

Los campos de puerto de origen y puerto de destino identifican los procesos de envío y recepción. El campo de longitud UDP contiene la longitud del paquete UDP en bytes. El campo de suma de verificación contiene la suma de verificación del paquete UDP, calculada sobre todo el paquete UDP con el pseudoencabezado agregado.

Figura 3.3 – Formato de encabezado de paquete UDP

Literatura básica: 2

Lectura adicional: 7

Preguntas de control:

1. ¿Qué protocolo en OSI es TCP/IP?

2. ¿Cuál es el propósito de la arquitectura del protocolo TCP/IP?

3. ¿Qué capas tiene la pila TCP/IP?

4. ¿Qué funciones realiza el protocolo de control de transmisión TCP?

5. ¿Qué diferencias existen entre los protocolos TCP y UDP?

Pilas de protocolos

Una pila de protocolos es un conjunto de protocolos de red organizados jerárquicamente en varios niveles, suficientes para organizar y garantizar la interacción de los nodos de la red. Actualmente, las redes utilizan una gran cantidad de pilas de protocolos de comunicación. Las pilas más populares son: TCP/IP, IPX/SPX, NetBIOS/SMB, Novell NetWare, DECnet, XNS, SNA y OSI. Todas estas pilas, excepto SNA, en los niveles inferiores (físico y de enlace de datos) utilizan los mismos protocolos bien estandarizados Ethemet, Token Ring, FDDI y algunos otros, que permiten utilizar el mismo equipo en todas las redes. Pero en los niveles superiores, todas las pilas funcionan según sus propios protocolos. Estos protocolos a menudo no se ajustan a las capas recomendadas por el modelo OSI. En particular, las funciones de las capas de sesión y presentación suelen combinarse con la capa de aplicación. Esta discrepancia se debe al hecho de que el modelo OSI apareció como resultado de una generalización de pilas ya existentes y realmente utilizadas, y no al revés.

Todos los protocolos incluidos en la pila fueron desarrollados por un solo fabricante, es decir, pueden funcionar de la manera más rápida y eficiente posible.

Un punto importante en el funcionamiento de equipos de red, en particular un adaptador de red, es la vinculación de protocolos. Le permite utilizar diferentes pilas de protocolos al dar servicio a un adaptador de red. Por ejemplo, puede utilizar pilas TCP/IP e IPX/SPX simultáneamente. Si de repente se produce un error al intentar establecer una conexión con el destinatario utilizando la primera pila, se producirá automáticamente un cambio para utilizar el protocolo de la siguiente pila. Un punto importante en este caso es el orden de vinculación, ya que afecta claramente el uso de uno u otro protocolo de diferentes pilas.

Independientemente de cuántos adaptadores de red estén instalados en la computadora, la vinculación se puede realizar "uno a varios" o "varios a uno", es decir, una pila de protocolos se puede vincular a varios adaptadores a la vez o varias pilas a un adaptador. .

NetWare es un sistema operativo de red y un conjunto de protocolos de red que se utilizan en este sistema para interactuar con las computadoras cliente conectadas a la red. Los protocolos de red del sistema se basan en la pila de protocolos XNS. NetWare actualmente admite los protocolos TCP/IP e IPX/SPX. Novell NetWare fue popular en los años 80 y 90 debido a su mayor eficiencia en comparación con los sistemas operativos de propósito general. Esta es ahora una tecnología obsoleta.

Xerox desarrolló la pila de protocolos XNS (Xerox Network Services Internet Transport Protocol) para transmitir datos a través de redes Ethernet. Contiene 5 niveles.

Nivel 1 - medio de transmisión - implementa las funciones de las capas física y de enlace de datos en el modelo OSI:

* gestiona el intercambio de datos entre el dispositivo y la red;

* enruta datos entre dispositivos en la misma red.

La capa 2 (internetwork) corresponde a la capa de red en el modelo OSI:

* gestiona el intercambio de datos entre dispositivos ubicados en diferentes redes (proporciona servicio de datagramas según el modelo IEEE);

* describe la forma en que los datos fluyen a través de la red.

La capa 3 - transporte - corresponde a la capa de transporte en el modelo OSI:

* proporciona comunicación de extremo a extremo entre el origen de datos y el destino.

El nivel 4 - control - corresponde a los niveles de sesión y representativo en el modelo OSI:

* controla la presentación de datos;

* gestiona el control sobre los recursos del dispositivo.

El nivel 5 - aplicación - corresponde a los niveles más altos del modelo OSI:

* proporciona funciones de procesamiento de datos para tareas de aplicación.

La pila de protocolos TCP/IP (Protocolo de control de transmisión/Protocolo de Internet) es la más común y funcional en la actualidad. Funciona en redes locales de cualquier tamaño. Esta pila es la pila principal de Internet global. El soporte de pila se implementó en computadoras que ejecutan el sistema operativo UNIX. Como resultado, la popularidad del protocolo TCP/IP ha aumentado. La pila de protocolos TCP/IP incluye muchos protocolos que operan en diferentes niveles, pero debe su nombre a dos protocolos: TCP e IP.

TCP (Protocolo de control de transmisión) es un protocolo de transporte diseñado para controlar la transmisión de datos en redes utilizando la pila de protocolos TCP/IP. IP (Protocolo de Internet) es un protocolo de capa de red diseñado para entregar datos a través de una red compuesta utilizando uno de los protocolos de transporte, como TCP o UDP.

El nivel inferior de la pila TCP/IP utiliza protocolos de transferencia de datos estándar, lo que permite su uso en redes que utilizan cualquier tecnología de red y en computadoras con cualquier sistema operativo.

El protocolo TCP/IP se desarrolló originalmente para su uso en redes globales, por lo que es extremadamente flexible. En particular, gracias a la capacidad de fragmentar paquetes, los datos, a pesar de la calidad del canal de comunicación, llegan en cualquier caso al destinatario. Además, gracias a la presencia del protocolo IP, es posible la transferencia de datos entre segmentos de red diferentes.

La desventaja del protocolo TCP/IP es la complejidad de la administración de la red. Así, para el funcionamiento normal de la red, se requieren servidores adicionales, por ejemplo DNS, DHCP, etc., cuyo mantenimiento ocupa la mayor parte del tiempo del administrador del sistema. Limoncelli T., Hogan K., Cheylap S. - Administración de sistemas y redes. 2da ed. año 2009. 944с

La pila de protocolos IPX/SPX (Internetwork Packet Exchange/Sequenced Packet Exchange) está desarrollada y es propiedad de Novell. Fue desarrollado para las necesidades del sistema operativo Novell NetWare, que hasta hace poco ocupaba una de las posiciones de liderazgo entre los sistemas operativos de servidor.

Los protocolos IPX y SPX operan en las capas de red y transporte del modelo ISO/OSI, respectivamente, y por lo tanto se complementan perfectamente.

El protocolo IPX puede transmitir datos mediante datagramas utilizando información de enrutamiento de red. Sin embargo, para transmitir datos a lo largo de la ruta encontrada, primero se debe establecer una conexión entre el remitente y el destinatario. Esto es lo que hace el protocolo SPX o cualquier otro protocolo de transporte que funcione en conjunto con IPX.

Desafortunadamente, la pila de protocolos IPX/SPX está inicialmente diseñada para dar servicio a redes pequeñas, por lo que su uso en redes grandes es ineficaz: el uso excesivo de la transmisión en líneas de comunicación de baja velocidad es inaceptable.

En las capas física y de enlace de datos, la pila OSI admite los protocolos Ethernet, Token Ring, FDDI, así como los protocolos LLC, X.25 e ISDN, es decir, utiliza todos los protocolos populares de capa inferior desarrollados fuera de la pila. , como la mayoría de las otras pilas. La capa de red incluye el protocolo de red orientado a la conexión (CONP) y el protocolo de red sin conexión (CLNP), que se utilizan relativamente raramente. Los protocolos de enrutamiento de la pila OSI son ES-IS (Sistema final - Sistema intermedio) entre sistemas finales e intermedios e IS-IS (Sistema intermedio - Sistema intermedio) entre sistemas intermedios. La capa de transporte de la pila OSI oculta las diferencias entre los servicios de red orientados a conexión y sin conexión para que los usuarios reciban la calidad de servicio deseada independientemente de la capa de red subyacente. Para proporcionar esto, la capa de transporte requiere que el usuario especifique la calidad de servicio deseada. Los servicios de la capa de aplicación proporcionan transferencia de archivos, emulación de terminal, servicios de directorio y correo. De estos, los más populares son el servicio de directorio (estándar X.500), el correo electrónico (X.400), el protocolo de terminal virtual (VTP), el protocolo de transferencia, acceso y gestión de archivos (FTAM), el protocolo de reenvío y gestión de trabajos (JTM). .

Una pila de protocolos bastante popular desarrollada por IBM y Microsoft, respectivamente, destinada a su uso en los productos de estas empresas. Al igual que TCP/IP, los protocolos estándar como Ethernet, Token Ring y otros operan en los niveles físico y de enlace de datos de la pila NetBIOS/SMB, lo que hace posible su uso junto con cualquier equipo de red activo. En los niveles superiores, operan los protocolos NetBIOS (sistema básico de entrada/salida de red) y SMB (bloque de mensajes del servidor).

El protocolo NetBIOS se desarrolló a mediados de los años 80 del siglo pasado, pero pronto fue reemplazado por el protocolo NetBEUI (Interfaz de usuario extendida NetBIOS) más funcional, que permite un intercambio de información muy eficiente en redes que constan de no más de 200 computadoras.

Para intercambiar datos entre computadoras se utilizan nombres lógicos que se asignan a las computadoras de forma dinámica cuando están conectadas a la red. En este caso, la tabla de nombres se distribuye a cada computadora de la red. También admite trabajar con nombres de grupos, lo que le permite transferir datos a varios destinatarios a la vez.

Las principales ventajas del protocolo NetBEUI son la velocidad y los requisitos de recursos muy bajos. Si necesita organizar un intercambio rápido de datos en una red pequeña que consta de un solo segmento, no existe un mejor protocolo para ello. Además, una conexión establecida no es un requisito obligatorio para la entrega del mensaje: si no hay conexión, el protocolo utiliza el método de datagrama, donde el mensaje está equipado con la dirección del destinatario y del remitente y "despega", pasando de una computadora a otra.

Sin embargo, NetBEUI también tiene un inconveniente importante: carece por completo del concepto de enrutamiento de paquetes, por lo que su uso en redes compuestas complejas no tiene sentido. Pyatibratov A.P., Gudyno L.P., Kirichenko A.A. Computadoras, redes y sistemas de telecomunicaciones Moscú 2009. 292s

En cuanto al protocolo SMB (Server Message Block), se utiliza para organizar el funcionamiento de la red en los tres niveles más altos: sesión, presentación y aplicación. Es cuando lo usa que es posible acceder a archivos, impresoras y otros recursos de la red. Este protocolo se ha mejorado varias veces (se han lanzado tres versiones), lo que permite utilizarlo incluso en sistemas operativos modernos como Microsoft Vista y Windows 7. El protocolo SMB es universal y puede funcionar en conjunto con casi cualquier protocolo de transporte. , como TCP/IP y SPX.

La pila de protocolos DECnet (Digital Equipment Corporation net) contiene 7 capas. A pesar de la diferencia de terminología, las capas DECnet son muy similares a las capas del modelo OSI. DECnet implementa el concepto de arquitectura de red DNA (Arquitectura de red digital), desarrollado por DEC, según el cual sistemas informáticos heterogéneos (computadoras de diferentes clases), que operan bajo diferentes sistemas operativos, se pueden combinar en redes informáticas y de información distribuidas geográficamente.

El protocolo SNA (Arquitectura de red del sistema) de IBM está diseñado para la comunicación remota con computadoras grandes y contiene 7 capas. SNA se basa en el concepto de máquina host y proporciona acceso de terminal remoto a los mainframes de IBM. La principal característica distintiva de SNA es la capacidad de cada terminal de acceder a cualquier programa de aplicación de la computadora host. La arquitectura de red del sistema se implementa sobre la base de un método de acceso a telecomunicaciones virtual (VTAM) en la computadora principal. VTAM gestiona todos los enlaces y terminales de comunicaciones, y cada terminal tiene acceso a todos los programas de aplicación.

Un conjunto acordado de protocolos en diferentes niveles, suficiente para organizar la interconexión en red, se denomina pila de protocolos. Para cada nivel, se define un conjunto de funciones de consulta para la interacción con el nivel superior, que se denomina interfaz. Las reglas para la interacción entre dos máquinas se pueden describir como un conjunto de procedimientos para cada nivel, que se denominan protocolos.

Existen muchas pilas de protocolos que se utilizan ampliamente en las redes. Se trata de pilas, que cumplen con los estándares nacionales e internacionales, y pilas patentadas, que se han generalizado debido a la prevalencia de equipos de una empresa en particular. Ejemplos de pilas de protocolos populares incluyen la pila IPX/SPX de Novell, la pila TCP/IP utilizada en Internet y muchas redes basadas en UNIX, la pila OSI de la Organización Internacional de Estándares, la pila DECnet de Digital Equipment Corporation y varias otras.

Las pilas de protocolos se dividen en tres niveles:

• transporte;

  aplicado.

Protocolos de red

Los protocolos de red brindan los siguientes servicios: direccionar y enrutar información, verificar errores, solicitar retransmisión y establecer reglas para la interacción en un entorno de red específico. A continuación se muestran los protocolos de red más populares.

DDP(DatagramDeliveryProtocol). El protocolo de transferencia de datos de Apple utilizado en AppleTalk.

IP(Protocolo de Internet - Protocolo de Internet). Un protocolo de pila TCP/IP que proporciona información de direccionamiento y enrutamiento.

IPX(InternetworkPacketeXchange) en NWLink Un protocolo NovelNetWare utilizado para enrutar y reenviar paquetes.

NetBEUI(NetBIOSExtendedUserInterface: interfaz de usuario ampliada del sistema básico de entrada/salida de red) . Desarrollado conjuntamente por IBM y Microsoft, este protocolo proporciona servicios de transporte para NetBIOS.

Protocolos de transporte

Los protocolos de transporte brindan los siguientes servicios para transportar datos de manera confiable entre computadoras. A continuación se muestran los protocolos de transporte más populares.

atp(AppleTalkProtocol – Protocolo de transacciones AppleTalk) y PNB(NameBindingProtocol: protocolo de vinculación de nombres). Protocolos de transporte y sesión de AppleTalk.

NetBIOS ( Sistema básico de E/S de red) . NetBIOS Establece una conexión entre computadoras y NetBEUI proporciona servicios de datos para esta conexión.

SPX(SequencedPacketeXchange – Intercambio secuencial de paquetes) en el protocolo NWLink.NovelNetWare utilizado para garantizar la entrega de datos.

tcp(TransmissionControlProtocol – Protocolo de control de transmisión). Un protocolo de la pila TCP/IP responsable de la entrega confiable de datos.

Protocolos de aplicación

Los protocolos de aplicación son responsables de cómo se comunican las aplicaciones. A continuación se muestran los protocolos de aplicación más populares.

AFP(Protocolo de archivos Apple Talk - Protocolo de archivos Apple Talk) de Macintosh.

ftp(Protocolo de transferencia de archivos - Protocolo de transferencia de archivos). Un protocolo de pila TCP/IP utilizado para proporcionar servicios de transferencia de archivos.

PNC(Protocolo principal de NetWare - Protocolo básico de NetWare). Shell del cliente NovelNetWare y redirectores.

SNMP(SimpleNetworkManagementProtocol). Un protocolo de pila TCP/IP utilizado para administrar y monitorear dispositivos de red.

HTTP(HyperTextTransferProtocol): protocolo de transferencia de hipertexto y otros protocolos.

La mayoría de los protocolos (todos excepto SNA) son iguales en las capas física y de enlace de datos, pero en otras capas suelen utilizar protocolos diferentes.

Literatura

• V. G. Olifer, N. A. Olifer, Redes informáticas. Principios, tecnologías, protocolos., San Petersburgo: Peter, 2002. - 672 págs. ISBN 5-8046-0133-4

Fundación Wikimedia. 2010.

Vea qué es una “pila de protocolos” en otros diccionarios:

Nombre colectivo para protocolos de red de diferentes niveles utilizados en redes. La palabra pila (pila en inglés, pila) implica que el protocolo TCP se ejecuta sobre el diccionario empresarial IP (Protocolo de control de transmisión en inglés / Protocolo de Internet) ... ... Diccionario de términos comerciales.

- ...Wikipedia

Estructura de datos de pila con método de acceso a elementos LIFO. Stack (caña) es un bastón corto y delgado con una trabilla para cinturón en el extremo. Pila (juego) en un casino, negocio de juegos de azar, una pila de 20 fichas. Stack (empresa) grande de telecomunicaciones rusas... ... Wikipedia

Es necesario comprobar la calidad de la traducción y hacer que el artículo cumpla con las reglas estilísticas de Wikipedia. Puedes ayudar a mejorar este artículo corrigiendo errores. Original en inglés... Wikipedia

Una representación simple de una pila. Este término tiene otros significados, consulte Pila (significados). Pila (ing. parada de pila ... Wikipedia

La tabla de protocolos de red por finalidad funcional contiene una lista de todos los protocolos existentes (y también existentes en el pasado) relacionados con redes informáticas (protocolos de red). El protocolo de red es un conjunto de reglas, ... ... Wikipedia

conjunto de protocolos- paquete de protocolos paquete de protocolos de pila de protocolos - [L.G. Diccionario inglés-ruso sobre tecnologías de la información. M.: State Enterprise TsNIIS, 2003.] Temas tecnología de la información en general Sinónimos paquete de protocolo conjunto de pilas de protocolos... ... Guía del traductor técnico

La pila de protocolos TCP/IP (Protocolo de control de transmisión/Protocolo de Internet) es un nombre colectivo para los protocolos de red de diferentes niveles utilizados en las redes. La palabra "stack" (pila en inglés, pila) implica que el protocolo IP. En el modelo OSI... ... Wikipedia

Pila de protocolos SS7 Nivel Protocolos Usuario INAP, MAP, IS 41, ... TCAP, CAP, ISUP, ... Red MTP3 + SCCP Canal MTP2 Físico MTP1 El sistema de señalización N7 (SS7) es un conjunto de protocolos de señalización telefónica utilizados para... ...Wikipedia

Libros

• Pila de protocolos SS 7. Subsistema SCCP: libro de referencia, Goldstein B.S., Ekhriel I.M., Rerle R.D.. 320 págs. Libro de referencia sobre el subsistema SCCP (Parte de control de conexión de señalización) de la pila de protocolos de señalización de canal general 7. Se consideran principios y conceptos generales. , procedimientos, formatos...
• Pila de protocolos SCS 7. Subsistema ISUP. Directorio, B. S. Goldstein, I. M. Ekhriel, R. D. Rerle. Manual del subsistema ISUP (ISDN User Part) de la pila de protocolos de señalización general de canales 7. Principios y conceptos generales, procedimientos, formatos de mensajes y parámetros, herramientas y...