Общие принципы построения сети Интернет и протокола IP
Об Интернете и его протоколе IP существует огромное количество информации, как в самом Интернете, так и в прессе. Далее представлены только основные понятия, необходимые для понимания применения Интернета и протокола IP в голосовой связи.
Точное определение Интернета было дано в октябре 1995 года Федеральным сетевым советом США (FNC или Federal Networking Counsil) следующим образом:
«Интернет является частью глобальной информационной системы:
- — логически взаимосвязана через единое адресное пространство на основе протокола IP или его будущих расширений/последовательностей;
- — может поддерживать связь с использованием протокола управления передачей/интернет-протокола (TCP/IP) или его расширений/последовательных версий и/или IP-совместимых протоколов;
- — предоставляет, использует или делает доступными (для всех или конфиденциально) услуги высокого уровня, основанные на возможности подключения и соответствующей инфраструктуре, как определено здесь».
Разработчики интернет-технологий исходили из двух основных предпосылок:
Модель и стек протоколов TCP/IP | Курс «Компьютерные сети»
- — Невозможно создать единую физическую сеть, отвечающую потребностям всех пользователей;
- — Пользователям нужен универсальный способ связи друг с другом.
Внутри каждой физической сети подключенные к ней компьютеры используют ту или иную технологию (Ethernet, Token Ring, FDDI, ISDN, соединение «точка-точка», а в последнее время ATM и даже беспроводную связь). Новое программное обеспечение находится между механизмами связи, которые зависят от этих физических сетей, и прикладными системами, которые соединяют различные физические сети вместе. Детали этого соединения «скрыты» от пользователей, и им предоставляется возможность работать так, как будто они находятся в одной большой физической сети. Этот метод объединения нескольких физических сетей в единое целое называется интернет-технологией, на основе которой реализована одноименная сеть Интернет. Основной протокол, на котором построена сеть Интернет, называется Интернет-протокол или IP-протокол.
Для соединения двух или более сетей в Интернете используются маршрутизаторы — компьютеры, которые физически соединяют сети между собой и, используя специальное программное обеспечение, передают пакеты из одной сети в другую.
Интернет-технология не навязывает никакой конкретной топологии соединения. Добавление новой сети в Интернет не подразумевает ее подключения к какому-то центральному коммутационному пункту или создания прямых физических соединений со всеми сетями, уже существующими в Интернете. Маршрутизатор «знает» топологию Интернета за пределами физических сетей, которые он соединяет, и, основываясь на адресе сети назначения, пересылает пакет по определенному маршруту. Интернет использует универсальные идентификаторы (адреса) для подключенных к нему компьютеров, чтобы любые две машины могли общаться друг с другом. Интернет также должен реализовать принцип независимости пользовательского интерфейса от физической сети, т.е. должно существовать множество способов установления соединений и передачи данных, одинаковых для всех технологий физической сети.
Интернет скрывает детали соединений между сетями, поэтому с точки зрения конечного пользователя и приложений Интернет представляет собой единую виртуальную сеть, к которой подключены все компьютеры — независимо от их фактических физических соединений. Каждый компьютер должен быть оснащен программным обеспечением для доступа в Интернет, что позволяет приложениям использовать Интернет как единый
Фундаментальный принцип Интернета заключается в том, что все физические сети, подключенные через него, равны: каждая система связи рассматривается как компонент Интернета, независимо от ее физического размера, размера пакета или географического масштаба. Демонстрационный лист 2 использует то же обозначение для любой физической сети, подключенной к Интернету (например, соединения «точка-точка», локальные сети рабочих групп или крупные корпоративные сети).
Универсальный Интернет основан на семействе протоколов TCP/IP (Приложение) и содержит 4 уровня коммуникационных протоколов.
Уровень сетевого интерфейса отвечает за установление сетевого соединения в конкретной физической сети — компоненте Интернета, к которому подключен компьютер. На этом уровне работают драйвер устройства в операционной системе и соответствующая сетевая карта в компьютере.
Сетевой уровень является ядром стека протоколов. Именно на этом уровне реализуется принцип взаимосвязи и, в частности, маршрутизация пакетов через Интернет. IP — это основной протокол сетевого уровня, который обеспечивает взаимосвязь между сетями. Он используется обоими протоколами транспортного уровня, TCP и UDP (см. приложение). IP определяет основную единицу передачи данных в Интернете — IP-датаграмму, задавая точный формат всей информации, проходящей через сети TCP и UDP. Программное обеспечение IP-уровня выполняет функции маршрутизации, выбирая путь передачи данных через физические сетевые соединения. Для маршрутизации поддерживаются специальные таблицы; выбор осуществляется на основе сетевого адреса, к которому подключен компьютер назначения. Протокол IP определяет маршрут отдельно для каждого пакета данных, не гарантируя надежную доставку в правильном порядке. Он определяет прямое отображение данных на физический уровень и, таким образом, обеспечивает высокоэффективную доставку пакетов.
На сетевом уровне IP реализует службу доставки пакетов по сети от системы к системе без установления соединения. Это означает, что все необходимое для доставки пакетов будет сделано, но доставка не гарантируется. Пакеты могут быть потеряны, отправлены в неправильном порядке, продублированы и т.д. Протокол IP не обеспечивает надежной связи. Нет механизма подтверждения между отправителем и получателем или между компьютерами. Нет проверки ошибок для поля данных, только контрольная сумма для заголовка. Повторная передача не поддерживается, управление потоком отсутствует. Обнаруженные ошибки могут быть сообщены через протокол ICMP (Internet Control Message Protocol).
IP-адреса | Курс «Компьютерные сети»
Надежная передача данных осуществляется на следующем уровне, транспортном, на котором два основных протокола, TCP и UDP (прикладной), обеспечивают связь между машиной-отправителем и машиной-получателем.
Наконец, прикладной уровень — это приложения клиент/сервер, основанные на протоколах нижнего уровня. В отличие от протоколов трех других уровней, протоколы прикладного уровня имеют дело с деталями конкретного приложения и не «имеют дела» с тем, как данные передаются по сети. Среди основных приложений TCP/IP, имеющихся почти в каждой реализации, — протокол эмуляции терминала Telnet, протокол передачи файлов FTP (приложение), протокол передачи электронной почты SMTP (приложение), протокол управления сетью SNMP (приложение), протокол передачи гипертекста HTTP (приложение), используемый во Всемирной паутине (WWW), и др.
Поскольку детали физических соединений в Интернете скрыты от приложений, прикладной уровень совершенно не «заботится» о том, что клиент приложения работает в сети Ethernet, а сервер подключен к сети Token Ring. Между конечными системами могут быть десятки маршрутизаторов и множество различных типов промежуточных физических сетей, но приложение будет воспринимать этот конгломерат как единую физическую сеть. Именно это делает Интернет и IP-технологии такими мощными и привлекательными.
На IP построен не только Интернет, но и любые другие сети передачи данных (локальные, корпоративные), которые могут иметь или не иметь доступ к глобальному Интернету. Универсальность и гибкость сетей на базе IP означает, что их можно использовать не только для передачи данных, но и для передачи другой мультимедийной информации. Недавно IP-сети стали использоваться для передачи голосовых сообщений [6].
