Как упоминалось в предыдущей главе, TCP/IP — это не просто один-два протокола; обычно реализуется сразу целый набор протоколов, или, как иногда называют, стек протоколов. В предыдущей главе мы познакомились с соответствием между протоколами из стека TCP/IP и эталонной моделью OSI, но теперь рассмотрим этот стек более подробно. Как можно видеть на рис, стек TCP/IP состоит из четырех уровней: уровень приложений, транспортный уровень, уровень Интернета и сетевой уровень. В совокупности эти четыре уровня охватывают все функции модели OSI.
Внизу стека находится уровень сетевого интерфейса, который соответствует физическому уровню модели OSI. Этот уровень отвечает за перенос кадров в среду передачи и за извлечение кадров из среды передачи. Необходимо отметить, что это независимый от среды передачи уровень. Не имеет значения, будет ли это медный провод, волоконно-оптический кабель, лазер, инфракрасные лучи или радио. Кроме того, он не зависит от метода доступа к среде. Поэтому в локальной вычислительной сети (LAN) стек TCP/IP можно использовать поверх Ethernet, Token Ring или FDDI, и, конечно, можно использовать TCP/IP совместно с различными технологиями глобальных сетей (WAN), таких как последовательный канал, использующий старый протокол SLIP, или протокол РРР, который был создан как усовершенствование старого стандарта SLIP. РРР предоставляет службы канального уровня, которые включают обнаружение ошибок, управление конфигурацией, а также методы безопасности. Другим типом технологий WAN является коммутация пакетов, например Frame Relay или ATM.
Следующим уровнем снизу является уровень Интернета, который предоставляет функции, соответствующие второму (канальному) и третьему (сетевому) уровням модели OSI. Уровень Интернета отвечает за инкапсуляцию пакетов в дейтаграммы IP и выполняет все необходимые алгоритмы маршрутизации. Здесь имеются четыре протокола IP: протокол управляющих сообщений Интернета (Internet Control Message Protocol, iCMP), протокол управления группами Интернет (Internet Group Management Protocol, IGMP), протокол Интернет (Internet Protocol, IP) и протокол преобразования адресов (Address Resolution Protocol, ARP). Протокол ICMP используется для отправки сообщений и сообщений об ошибках относительно доставки пакетов. Он осуществляет это от имени IP. ICMP не делает IP "надежным" протоколом, но он может предоставить определенный уровень обратной связи по специальным условиям. Сами сообщения ICMP переносятся как дейтаграммы, т.е. без обеспечения надежности. Следующим протоколом, представленным на этом уровне, является IGMP. Он используется компьютерами для сообщения о своем членстве в определенной группе, чтобы получать широковещательные рассылки от маршрутизаторов, которые поддерживают широковещание. Эти рассылки передаются как дейтаграммы, т.е. являются ненадежной формой коммуникации. Последними двумя протоколами Интернета, о которых необходимо сказать, являются IP и ARP. В связи с важностью сетевой коммуникации мы рассмотрим их более детально. Остановимся сначала на протоколе IP.
IP отвечает за адресацию и маршрутизацию пакетов между компьютерами и сетями. (Каждое устройство в сети IP, имеющее IP-адрес, называется хостом; иногда хостами называют компьютеры, маршрутизаторы, принтеры и даже управляемые концентраторы.) Именно поэтому адрес, присвоенный хосту, поддерживающему стек TCP/IP, называется IP-адресом. Это протокол без поддержки соединения, т.е. он не создает сеанс перед передачей данных. В этом отношении он является ненадежным протоколом, так как не гарантирует доставку, не требуя подтверждения, что данные получены в месте назначения. Следующим протоколом уровня Интернета является протокол ARP.
ARP используется для поиска аппаратного адреса машины в сети. Этот адрес, называемый иногда адресом МАС или адресом платы Ethernet, требуется, если два компьютера собираются общаться друг с другом. Адрес МАС должен быть преобразован в адрес IP, чтобы хосты общались с помощью протокола IP. ?RP преобразует адрес с помощью широковещательной рассылки для всех хостов в локальной сети. Компьютер места назначения будет отвечать пакетом, который содержит IP-адрес и адрес МАС. Эта информация будет затем храниться в кэше ARP на локальной машине. Последующая информация предназначена для удаленного хоста; сначала будет проверяться кэш ARP, а затем посылаться другое широковещательное сообщение.
Второй уровень сверху является транспортным уровнем, отвечающим за обеспечение сеансов коммуникации между компьютерами. В стеке существуют два транспортных протокола. Это протокол управления передачей (Transmission Control Protocol, TCP) и протокол пользовательских дейтаграмм (User Datagram Protocol, UDP). Для наличия двух транспортных протоколов в стеке есть серьезная причина, так как они работают по-разному. ТСР является протоколом с поддержкой соединения, т.е. сначала он создает соединение с другой машиной. Используемый, когда требуется надежное соединение, он обеспечивает подтверждение доставки каждого пакета. Если подтверждение не получено, то посылающий компьютер пошлет информацию повторно. С другой стороны, UDP является протоколом без поддержки соединения, он не требует соединения и не гарантирует доставку пакета. Это протокол, работающий без гарантии доставки: он оставляет задачу отслеживания пакетов и управление потоком данных приложению, которое обращается к транспортному уровню.
Вверху модели находится уровень приложений. В стандартной реализации стека протоколов TCP/IP на этом уровне существует множество утилит. Такие протоколы, как FTP (File Transfer Protocol, протокол передачи файлов), Telnet, SNMP (Simple Network Management Protocol, простой протокол управления сетью), DNS (служба имен доменов) находятся на этом уровне, так как именно здесь приложения получают доступ к сети. В реализации TCP/IP компании Microsoft есть два способа, которыми приложения могут получить доступ к сети: либо через NetBIOS, либо через Windows Sockets. Интерфейс NetBIOS позволяет протоколам TCP/IP или NetBEUI использовать службы именования и сообщений, используя соглашение об именах NetBIOS, в то время как служба Windows Sockets предоставляет интерфейс прикладного программирования (API) для транспортных протоколов, таких как TCP/IP или IPX.
Модель TCP/интерфейс пользователя является моделью, где команды пользователя получают немедленный ответ и, возможно, ответ с задержкой с помощью события или псевдопрерывания. В следующих описаниях термин "сигнал" означает "причина задержанного ответа". Ответы об ошибках предоставляются как строки символов. Например, пользовательские команды, обращающиеся к соединениям, которые не существуют, получают в ответ сообщение "Ошибка: соединение не открыто" ("error: connection not open").
Отметим, что в последующем все арифметические операции с номерами последовательности, номерами подтверждений, окнами и т.д. выполняются по модулю 2 ', так как это размер пространства номеров последовательности. Отметим также, что "=<" означает "меньше или равно (по модулю 232)". Обработка входящих сегментов состоит в том, что они сначала проверяются на правильный номер последовательности (т.е. содержатся в диапазоне ожидаемого "окна получения" в пространстве номеров последовательности), а затем обычно выстраиваются в очередь и обрабатываются в порядке номеров последовательности. Когда сегмент перекрывает другие уже полученные сегменты, он реконструируется, чтобы содержать только новые данные, и соответствующим образом изменяются поля заголовка. Обратите внимание, что если не упомянуто никакое изменение, TCP остается в том же состоянии (т.е. ТСВ не существует). Создайте новый блок управления передачей (ТСВ) для хранения информации о состоянии соединения. Запишите информацию об идентификаторе локального сокета, внешнем сокете, приоритете, безопасности/ячейке и времени ожидания пользователя. Некоторые части внешнего сокета могут быть не определены при пассивном OPEN и должны заполняться параметрами входящего сегмента SYN. Проверьте, что апрошенные безопасность и приоритет допустимы для этого пользователя; если нет, верните "ошибка: приоритет недопустим" или "ошибка: защита/ячейка недопустимы". Если соединение активно, введите состояние LISTEN и вернитесь. Если в активном состоянии и определен внешний сокет, пошлите сегмент SYN. Выбирается начальный номер посылаемой последовательности (ISS). Сегмент SYN посылается в форме <SEQ=ISS><CTL=SYN>. Задайте SND.UNA как ISS, SND.NXT как ISS+1, введите состояние SYN-SENT и вернитесь. Если вызывающая сторона не имеет доступа к указанному локальному сокету, возвращается "ошибка: соединение недопустимо для этого процесса". Если нет места для создания нового соединения, возвращается "ошибка: недостаточно ресурсов".
Состояние прослушивания
Если текущее состояние соединения ACTTV и определен внешний сокет, то измените состояние на активное и выберите ISS. Пошлите сегмент SYN, задайте SND.UNA как ISS, SND.NXT как ISS+1.Введите состояние SYN-SENT. Данные, связанные с SEND, могут быть посланы с сегментом SYN или выстроены в очередь для передачи после ввода состояния ESTABLISHED. Бит срочности (если запрошен в команде) должен посылаться с сегментами данных, посланными в результате этой команды. Если для занесения запроса в очередь нет места, возвращается сообщение "ошибка: недостаточно ресурсов". Если внешний сокет не определен, возвращается сообщение "ошибка: внешний сокет не определен".
Сетевые протоколы предоставляют так называемые службы канала данных и составляют нижние три уровня модели OSI. Эти протоколы обрабатывают информацию адресации и маршрутизации, контроль ошибок и запросы повторной пересылки. Сетевые протоколы определяют также правила для коммуникации в сетевом окружении, таком как Ethernet или Token Ring. Наиболее популярные сетевые протоколы перечислены ниже:
1. IP (Internet Protocol), протокол TCP/IP для маршрутизации и пересылки пакетов.
2. IPX (Internetwork Packet Exchange), протокол NetWare для пересылки пакетов и маршрутизации.
3. NWLink, реализация Microsoft протокола IPX/SPX.
4. NetBEUI, транспортный протокол, который предоставляет службы транспорта данных для сеансов NetBIOS и приложений.
5. DDP (Datagram Delivery Protocol), протокол транспорта данных AppleTalk.
Мы увидели, как эти протоколы укладываются в модель OSI, и получили представление о функциях каждого из них. Теперь следует рассмотреть, как все это отображается в совокупности, после чего можно исследовать различия в поведении этих протоколов, как используется каждый из них, а также различные уровни функциональности.
Диалекты протокола NT LM 0.12 и более поздние версии поддерживают операции распределенной файловой системы (DFS — Distributed File System). DFS предоставляет для этого протокола способ использования единственной согласованной схемы именования файлов, которая может охватывать совокупность различных серверов и ресурсов общего доступа. Модель DFS использует модель на основе направлений. Этот протокол определяет способ, которым клиенты получают направления.
Клиент может установить в заголовке запроса SMB флаг, указывающий, что клиент хочет, чтобы сервер разрешил в DFS пути доступа SMB, которые известны серверу. Сервер пытается разрешить запрошенное имя в файл, содержащийся внутри локального дерева каталогов, указанного TID запроса, и затем нормально продолжить. Если путь доступа запроса разрешается в файл на другой системе, то сервер возвращает следующую ошибку.
STATUS_DFS_PATH_NOT_COVERED - сервер не поддерживает часть пространства DFS, требуемую для разрешения пути доступа в запросе. Клиент должен запросить на этом сервере направление для дополнительной информации.
Клиент запрашивает направление с помощью запроса TRANS2-DFS-GETREFERRAL, содержащего интересующий путь доступа DFS. Ответ с сервера указывает, как клиент должен продолжить.
Метод, с помощью которого топологическое представление DFS хранится и поддерживается серверами, не определен этим протоколом.
Заголовок SMB
Хотя каждая команда SMB имеет определенное кодирование, в заголовке SMB есть несколько полей, которые имеют значение для всех SMB. Как можно увидеть в распечатке ниже, протокол SMB выполняется поверх NetBIOS, который переносится поверх TCP, реализованный поверх IP, который реализован поверх метода доступ к среде Ethernet. Эти поля описаны в последующих разделах.
