Протоколы транспортных уровней

В стеке TCP/IP используются три типа адресов: локальные (называемые также аппаратными или физическими), IP-адреса (называемые также сетевыми, логическими или протокольными) и символьные доменные имена.

В терминологии TCP/IP под локальным адресом понимается такой тип адреса, который используется средствами базовой технологии для доставки данных в пределах подсети, являющейся элементом составной сети. Если подсетью составной сети является локальная сеть, то локальный адрес – это MAC-адрес.

MAC-адрес назначается сетевым адаптерам и сетевым интерфейсам маршрутизаторов.

MAC-адрес состоит из двух частей – 24-разрядного уникального идентификатора организации (OUI, Organizationally Unique Identifier), назначаемого Комитетом IEEE каждому производителю оборудования, и 24-разрядного номера, назначаемого самим производителем для каждой изготовленной им платы. Например: 00-60-2F-3A-07-BC.

MAC-адрес – это адрес, используемый на канальном уровне.

Рис. 4. Структура MAC-адреса

Сетевой (IP-адрес) назначается администратором во время конфигурирования компьютеров и маршрутизаторов.

IPv4 – адрес является уникальным 32-битным идентификатором IP-интерфейса в сети Интернет и используется на сетевом уровне. Он состоит из 4 байт.

IP-адрес состоит из двух частей: номера сети и номера узла. Номер узла назначается независимо от локального адреса узла.

IP-адрес принято записывать разбивкой его на октеты, каждый октет записывается в виде десятичного числа, числа разделяются точками.

Например, адрес

10100000010100010000010110000011

записывается как

10100000.01010001.00000101.10000011 = 160.81.5.131

IPv6 – адрес является уникальным 128-битным идентификатором IP-интерфейса в сети Интернет (иногда называют Internet-2).

В локальной сети обмен осуществляется кадрами Ethernet, которые содержат адрес назначения, адрес источника, поле и тип данных. Этот адрес является уникальным и определяется фирмами-изготовителями сетевых карт.

Для установления соответствия IP-адреса адресу Ethernet в локальных сетях используется Adress Resolution Protocol (ARP). Отображение адресов осуществляется в ARP-таблице (табл. 1), которая необходима, так как адреса выбираются произвольно и нет какого-либо алгоритма для их вычисления. Если машина перемещается в другой сегмент сети, то ее ARP-таблица должна быть изменена.

Таблица 1. Пример соответствия IP-адресов и Ethernet-адересов

IP-адрес	Ethernet-адрес
223.1.2.1	08:00:39:00:2F:С3
223.1.2.3
2234.1.2.4

Интернет-адреса назначаются одним ведомством - Сетевым Информационным Центром (NIC). Он назначает только сетевую часть адреса и возлагает ответственность за назначение адресов ГВМ в этой сети организации, запросившей этот адрес.

IP адрес – это запись, по которой однозначно идентифицируется и определяется месторасположение компьютера в Интернете. IP адрес состоит из 4 десятичных чисел в интервале от 1 до 254, разделенных точками (220.17.66.40). Адрес состоит из 2х частей: - адреса сети

- номера хоста

В соответствии с разбивками IP адреса определяют 3 класса подсетей:

1. А (1-126) 1-126

подсеть узел

2. В (128-191) 128-191

подсеть узел

3. С (192-223) 192-223

подсеть сеть

Примеры: 55. 67. 13. 3 - класс А 132. 67. 2. 54 - класс В

сеть узел сеть узел

Назначение классов IP адресов:

1. Класс A 1-126 используется в больших сетях общего доступа.

2. Класс B 128-191 – применяют в корпоративных сетях средних размеров

3. Класс C 192-223 – в сетях с небольшим числом компьютеров.

4. Класс D 224-239 - для обращения к группам машин предназначены широковещательные адреса

5. Класс E240-247 пока не используются: предполагается, что со временем они будут задействованы с целью расширения стандарта.

Значение первого октета 127 зарезервировано для служебных целей, в основном для тестирования сетевого оборудования, поскольку IP-пакеты, направленные на такой адрес, не передаются в сеть, а ретранслируются обратно управляющей надстройке сетевого программного обеспечения как только что принятые. Кроме того, существует набор так называемых «выделенных» IP-адресов, имеющих особое значение.

Класс А: если адрес начинается с 1, то адрес относится к классу А. Номер сети занимает 1 байт, номер узла 3 байта. Максимальное число узлов 224. (с 1.0.0.0. до 126.0.0.0.)

Класс В: если адрес начинается с 128, то адрес относится к классу В. Номер сети занимает 2 байта, номер узла 2 байта. Максимальное число узлов 216. (с 128.0.0.0. до 191.255.0.0.)

Класс С: если адрес начинается с 192, то адрес относится к классу С. Номер сети занимает 3 байта, номер узла 1 байт. Максимальное число узлов 28. (с 192.0.0.0. до 223.255.255.0.)

Класс D: если адрес начинается с 224, то адрес относится к классу D. (с 224.0.0.0. до 239.255.255.255.) Если пакет имеет место назначения класса D, то такой пакет получают все узлы имеющие данный адрес.

Класс E: если адрес начинается с 240, то адрес относится к классу E. (с 240.0.0.0. до 247.255.255.255.) Адреса этого класса зарезервированы для будущего использования.

Централизованным распределением IP-адресов в локальных сетях занимается государственная организация -- Стенфордский международный научно-исследовательский институт (Stanford Research Institute, SRI International), расположенный в самом сердце Силиконовой долины -- городе Мэнло-Парк, штат Калифорния, США. Услуга по присвоению новой локальной сети IP-адресов бесплатная, и занимает она приблизительно неделю.

Для того чтобы программное обеспечение могло автоматически выделять номера конкретных компьютеров из используемых в данной сетевой системе IP-адресов, применяются так называемые маски подсети. Принцип, по которому осуществляется распознавание номеров узлов в составе IP-адреса, достаточно прост: биты маски подсети, обозначающие номер самой IP-сети, должны быть равны единице, а биты, определяющие номер узла, -- нулю. Именно поэтому в большинстве локальных IP-сетей класса С в качестве маски подсети принято значение 255.255.255.0: при такой конфигурации в состав общей сети может быть включено до 256 подсетей, в каждой из которых работает до 254 компьютеров. В ряде случаев это значение может изменяться, например, если возникла необходимость использовать в составе сети количество подсетей большее, чем 256, можно использовать маску подсети формата 255.255.255.195. В этой конфигурации сеть может включать до 1024 подсетей, максимальное число компьютеров в каждой из которых не должно превышать 60.

2. Система доменных имен.

Символьный адрес. Это идентификатор-имя DNS (Domain Name System – доменная система имен), например, pds.sut.ru .

На этапе становления Internet был составлен полный список, в который включили имена всех компьютеров, подсоединенных к сети. Однако из-за быстрого увеличения их количества, с одной стороны, и ежедневных изменений в подсоединенных сетях, с другой стороны, вскоре оказалось невозможным постоянно обновлять такой список. Эти обстоятельства привели к созданию доменной системы имен.

Эта система разделяет адреса по иерархии различных доменов (domain – область), представляющих собой определенную группу компьютеров.

Первый стандарт DNS определен в RFC0883 (Domain names: Implementation specification P.V. Mockapetris Nov-01-1983) и RFC0882 (Domain names: Concepts and facilities P.V. Mockapetris Nov-01-1983)

Последняя версия RFC1034 (Domain names - concepts and facilities P.V. Mockapetris Nov-01-1987) и RFC1035 (Domain names - implementation and specification P.V. Mockapetris Nov-01-1987)

В доменах провайдеры создают так называемые серверы имен. Они представляют собой компьютеры, которые ищут адрес нужного домена и устанавливают связь с сетью, обслуживающей соответствующий домен.

Таким образом, вместо полного списка всех компьютеров в Internet имеются частные списки по доменам.

Домены составляются либо по географическим, либо по тематическим признакам.

DNS – система доменных имен. Основная ее задача – связать доменные имена с IP адресами. Платформой является 13 специальных компьютером – корневых серверов, которые содержат IP адреса всех зарегистрированных TLD. Кроме корневых серверов по всему Интернету существуют тысячи подчиненных им серверов DNS. Каждый сервер отвечает за зону, т.е. свою часть дерева доменных имен. Ответственность по доменам более низких уровней делегируется другим серверам DNS.

Доменом называется группа ресурсов информационной сети, которая управляется одним сервером – сетевым узлом.

Доменное имя также представляет собой уникальный адрес компьютера в сети, но для удобства пользователей вместо цифр в нем используются слова, разделенные точками. Доменное имя состоит из нескольких иерархически расположенных доменов. А под доменом понимают просто поименованный набор хостов (хостами называют подключенные к Интернет компьютеры и некоторые сетевые устройства). Домены объединяют компьютеры по территориальному или организационному признаку.

Правила составления доменных имен менее жесткие, чем при назначении IP, но и здесь есть определенная структура. Так, доменное имя сервера ЗНТУ www.zntu.edu.ua включает в себя следующие части:

· www – префикс, указывающий на принадлежность сервера «Всемирной паутине» World Wide Web, необязателен, но широко распространен в доменных именах.

· zntu – домен третьего уровня, в данном случае содержащий имя организации;

· edu – домен второго уровня – в данном случае один из организационных доменов Украины, объединяющий все образовательные организации страны.

· ua – домен верхнего уровня – в данном случае территориальный домен Украины.

Таким образом, если исключить префикс www, доменное имя записывается «снизу вверх» от более локального домена к более глобальному. Другие примеры доменных имен:

www.city.zp.ua - информационный сервер Запорожья;

http://www.google.dp.ua - каталог ресурсов Интернет;

http://www.abbyy.com.ua - сайт компании АБИ-Украина.

Доменные имена преобразуются в понятные для компьютера IP-адреса при помощи системы DNS (Domain Name System), состоящей из иерархии DNS-серверов. На вершине иерархии стоят серверы корневой зоны с именами a.root_server.net, b.root_server.net и т.д., дублирующие информацию друг друга. Локальный сервер, получив от машины-клиента запрос на соединение с некоторым адресом, передает его локальному DNS-серверу, который выделит из запроса доменное имя и либо найдет соответствующий IP у себя в базе данных, либо обратится к одному из серверов корневой зоны. Последний вернет указатель на DNS-сервер известного ему домена, в который входит запрошенный адрес, и полностью устранится из процесса. Такие вложенные запросы могут повторяться, причем, каждый раз DNS-сервер будет обращаться к серверу имен все более низкого уровня. Только после окончания этого многоступенчатого процесса DNS-сервер вернет преобразованный адрес компьютеру, сделавшему запрос, и пользователь сможет, наконец, увидеть на своем мониторе, что же за информация расположена по введенному им адресу.

Доменные имена не только более понятны, чем IP-адреса, но и более универсальны, их проще переназначить и использовать повторно, а один хост, имеющий один IP-адрес, вполне может иметь несколько доменных имен. В Сети существуют службы, предоставляющие бесплатно или за плату доменные имена третьего и второго уровня.

Примерами доменов, выделенных по тематическим признакам, являются:

com (commercial) – все коммерческие предприятия в Internet,

edu (educational) – все учебные заведения,

gov (government) – правительственные учреждения разных стран,

org (organization) – некоммерческие организации.

net – сетевые организации

int – международные организации

mil – военные узлы в США

biz - коммерческие компании и проекты;

info - учреждения, для которых информационная деятельность является ведущей (библиотеки, средства массовой информации);

pro - сайты сертифицированных профессионалов таких областей деятельности как врачи, юристы, бухгалтеры, а также представители других профессий, в которых персональный аспект имеет ключевое значение (pro от слов profession, professional);

aero - компании и персоны, непосредственно связанные с авиацией;

coop - корпорации, использующие совместный капитал (от слова cooperative);

museum - только музеи, архивы, выставки;

name - персональные сайты, состоящие, как правило, из двух частей: имени и фамилии: www.bruce.edmonds.name.

Примеры географических доменов:

jp (Japan) – Япония,

uk (United Kingdom) – Великобритания,

nl (Netherlands) – Нидерланды,

ca (Canada) – Канада

su - СССР

В настоящее время зарегистрировано: в COM ~20000000, в NET ~7000000, в DE~6000000, в RU ~200000 доменных имен. Средняя длина доменного имени в разных доменах отличается (COM - 12 символов, RU - 7 символов). Домены COM и NET используют в основном в странах, где английский язык является родным языком, и использование в домене длинного полного наименования организации или полного текста товарного знака не приводит у пользователей ни к каким трудностям. Россияне в домене RU пытаются использовать транслитерированные аббревиатуры от названий организаций, что не всегда бывает удобно, т.к. однозначно транслетирировать русские буквы получается очень редко.

Русскоязычные домены (адреса). Уже сейчас пользователи начали пытаться использовать в качестве адресов русские слова. Такие адреса широко используются в рекламе (точка.ru, куда.ru, газета.ru, утро.ru). Иногда попадаются варианты, даже работающие в интернете: охрана.ru (латинскими буквами). Появление возможности использования в адресе символов кириллицы дает новые возможности в формировании узнаваемых и легко запоминающихся адресов (дикая-орхидея.ru, квартирный-вопрос.ru). По мере проникновения Интернет в нашу жизнь русскоязычные адреса будут все более и более востребованы. Появление возможности использования русскоязычной адресации является закономерным продолжением русификации российских информационных ресурсов.

После введения в домене RU возможности регистрации доменов на русском языке предположительно в течение года 10 - 25% регистраций от общего количества доменов в домене RU, далее по мере расширения аудитории пользователей Интернет преобладание должно перейти на сторону русскоязычных доменов.

Доменное имя однозначно определяет хост в Интернете и строится по иерархическому принципу. В вершине иерархии находится корневой домен, который не имеет имени и обозначается «. ». От корня доменного имени следуют домены верхнего (первого) уровня (Top Level Domain, TLD), которые характеризуют род организации. В настоящее время существует более 200 TLD. Внутри TLD обязательно располагается домен второго уровня. Он означает город, штат или организацию (например, microsoft.com). Если на втором уровне находится обозначение географического объекта, то имя будет содержать домен 3го уровня (ink.nsk.su – узел в Новосибирске). Домен, который подчинен другому домену, называется субдомином.

IANA - The Internet Assigned Numbers Authority (Управление назначением адресов в Internet) - организация, осуществляющая контроль над распределением доменов первого уровня. Сервер http://www.iana.org/ .

Базу можно посмотреть по адресу whois.iana.org.

Через WWW-интерфейс http://whois.iana.org/

.com .edu .gov .ac .ru

домены верхнего уровня (TLD)

intel microsoft mail infobox

домены второго уровня

.nucl .lib .forum .news

домены третьего уровня

Рис. - Дерево имен DNS

3. Система универсальных идентификаторов ресурсов URL/URI

Для информационного пространства документов характерна другая система адресации, основанная на понятии URL-адpeca. Каждый документ, хранящийся во всемирной сети, имеет свой собственный уникальный адрес URL (Uniform Resource Locator - унифицированный указатель ресурса).

Каждый файл, расположенный на каком-либо компьютере в Интернет и в какой-либо папке, тоже имеет уникальный адрес, называемый URL (Uniform Resource Locator). URL – универсальный локатор ресурсов или уникальный адрес файлов в Интернете, хранящегося на хост-компьютере, подключенном к Интернет.

Полный URL документа в Сети состоит из следующих частей:

· префикс протокола, состоящий из имени протокола, двоеточия и двух символов «/»;

· доменное имя компьютера или его IP-адрес вместо доменного имени;

· номер порта, через который происходит взаимодействие с сервером. Перед номером порта ставится двоеточие. С точки зрения пользователя указание порта бывает полезно, например, для «принудительной» перекодировки документа. Так, адреса http://www.newmail.ru:8100 и http://www/newmail.ru:8101 адресуют один и тот же сервер, но в первом случае документ читается в кодировке KOI-8, а во втором – в кодировке Windows. Вообще же, номер порта включается в URL только при нестандартных настройках сервера;

· Имя файла на этом компьютере, которое может включать и путь от корневого каталога сервера. В записи пути по дереву каталогов сервера используется символ ‘/’, а не ‘’, как принято в Windows.

Следует помнить, что URL чувствителен к регистру символов.

protocol://host[:port]/path/filename

http://www.nsv.ru/official/index.xml

http://193.124.215.195/official/index.xml

ftp://sim.df.ru/drives/intel/100disk.exe

protocol – протокол доступа к ресурсу

host – доменное имя хоста согласно DNS

port – номер порта web-сервера

path – путь к файлу

filename – спецификация файла

http – протокол доступа

www – тип сетевого ресурса

nsv – домен 2го уровня

ru – домен 1го уровня

official – каталог

193.124.215.195 - IP адрес

октеты

URL для различных ресурсов:

file:c:myciteindex.htm – чтение файла с локального диска

mailto:sales@ask.com.ua – запуск постовой программы

news – служба новостей

Telnet – обращение к службе Telnet

Почтовый адрес состоит из 2х частей:

1. Идентификатор пользователя

2. Домен адреса машины

Адрес электронной почты в общем случае имеет следующий вид: имя_пользователя@хост-компьютер. поддомен. доменверх-него_уровня

Конкретный адрес абонента может выглядеть, например, так:

bibl@vzfei.ru,

где bibi — имя библиотечного сегмента ВЗФЭИ (или почтового ящика с таким именем);

@ — символ-разделитель;

vzfei — Всероссийский заочный финансово-экономический институт;

ru — Россия.

На сервере¹ провайдера создается почтовый ящик пользователя, в котором будут накапливаться исходящие и входящие сообщения. В свою очередь клиент создает у себя четыре папки с именами: Входящие, Исходящие, Отправленные, Удаленные.

В папке Исходящие накапливаются написанные, но еще не отправленные письма. По команде Отправить эти сообщения пересылаются на почтовый сервер, а копии их помещаются в папку Отправленные. Одновременно в папку Входящие сервер направляет сообщения, полученные им на имя пользователя.

Рассмотрим более подробно дополнительные функции ЭП. Если вы хотите с помощью Интернета отправить почтовое сообщение, прочитать новости или кому-либо позвонить, то вы може-

¹ Сервер — аппаратно-программная система, управляющая распределением ресурсов сети.

POP3 (Post Office Protocol, протокол почтового офиса версия 3) - почтовый протокол для получения доступа к почтовому ящику на сервере и пересылки сообщений на компьютер-клиент.

Этот протокол делает следующее:

Передает имя пользователя и пароль для доступа к почтовому ящику на почтовый сервер.
Определяет, есть ли очередная почта в этом почтовом ящике.
Загружает эту почту на ваш компьютер.
Уничтожает переданную почту на сервере.

Альтернативным протоколом для доставки почты на локальный компьютер является протокол IMAP (Internet Message Access Protocol, протокол доступа к сообщениям Интернета). Это более интеллектуальный протокол, позволяющий пользователю: