Tinklo architektūra

OSI MODELIS

80 – ųjų metų pradţioje, ISO išleido modelį, skirtą gamintojams, padedant suvienyti skirtingus

tinklus. Gavęs platų pripaţinimą, ISO modelis turi septynis diskretinius lygius, kurie atlieka

nustatytos tinklo vietos funkcijas, kai kompiuteriai tarpusavyje keičiasi duomenimis.

Šiandiena dauguma kompiuterinių tinklų, įskaitant ir Internet, pagristi taip vadinamu OSI tinklo

sudarymo modeliu. OSI - (Open System Interaction) - atvirų sistemų sąveika. Atviroje sistemoje jos

struktūra ir savybės nėra vienos kokios tai kompanijos nuosavybė. OSI modelio kūrėjai sukūrė jį

remdamiesi Tarptautinės Standartizavimo Organizacijos ISO pasiūlymu. Todėl literatūroje OSI

modelis dar vadinamas ISO/OSI. OSI modelyje skirtingi funkciniai lygiai atlieka konkrečias tinklo

operacijas. OSI modelis - tai projektavimo vadovas, o ne tiksli specifikacija. Ţemiau pavaizduoti šio

tinklo modelio įvairus lygiai.

7 Taikomasis lygmuo (pranešimai) Application layer

6 Duomenų pateikimo lygmuo (pranešimai) Presentation layer

5 Seansų lygmuo (pranešimai) Session layer

4 Transportinis lygmuo (pranešimai) Transport layer

3 Tinklinis lygmuo (paketai) Network layer

2 Kanalinis lygmuo (kadrai) Data Link layer

1 Fizinis lygmuo (bitai) Physical layer

4 pav. Tinklinės architektūros modelis ISO/OSI.

Reikia pastebėti, kad kiekvienas ISO/OSI modelio lygis naudoja tam tikrus informacijos

vienetus. Pavyzdţiui, taikomasis lygmuo, duomenų atvaizdavimo lygmuo, seansinis ir transportinis

lygmuo informacijos vienetu laiko pranešimus. Tinklinis lygmuo informacijos duomenų vienetu

laiko paketus. Kanalinis lygmuo duomenų vienetu laiko kadrus, o fizinis lygmuo mato duomenys

kaip bitus. Pagal tai, kaip informacija pereina iš vieno lygmens į kitą, tinklinė-programinė įranga

keičia ją į reikalingą formatą. Tokio "daugiasluoksnio kompiuterinio tinklo privalumas tas, kad

projektuotojai gali naudoti įvairią aparatinė ir programinę įrangą kurdami tinklą. Nors aparatūra ir

programinė įranga gali būti skirtingų tiekėjų, standartiniai protokolai, valdantys duomenų srautus

tarp atskirų tinklo lygių, garantuoja, kad ir aparatūra, ir programos bendraus teisingai.

Fizinis lygmuo

Fizinis lygis (Physic Layer).

Elektrinės, mechaninės, procedūrinės ir funkcinės specifikacijos, valdo fizinį tinklo mazgų

sujungimą. Šis lygis nustato perdavimo terpės tipą, kodavimo tipą, perdavimo metodus, jungčių

tipus ir formas. Šiame lygije dirba kartotuvai.

Informacijos srautai modelyje organizuoti taip, kad kiekvienas lygis ima prielaidą, kad jis tiesiogiai

bendradarbiauja su tokio pat lygio mazgu. Kaip pavaizduota piešinėlyje, kompiuteryje tinklo lygis 1

ima prielaidą, kad jis bendradarbiauja su 2 kompiuterio tinklo lygiu. Bet iš tikrūjų kiekvienas lygis

gali bendradarbiauti tik su kaimyniniu lygiu ir savu kompiuteriu. Dėl tokį pat pavadinimą turinčių

lygių bendradarbiavimo, yra organizuojama sesija:

Kompiuteryje 1:

1. tinklo lygis gauna duomenis iš transportinio lygio;

2. tinklo lygis formuoja informaciją į paketus ir perduoda juos duomenų kanalo lygį;

3. duomenų kanalo lygis patalpina paketus į rėmus (frame) ir perduoda galutinius į fizinį lygį;

4. fizinis lygis perduoda informaciją į siuntimo kanalą.

Kompiuteryje 2:

5. fizinis lygis priima signalus iš kabelio;

6. fizinis lygis perduoda duomenis į duomenų kanalo lygį;

7. duomenų kanalo lygis atrenka gautus rėmus (kadrus) ir perduoda atrinktus iš jų paketus į tinklo

lygį;

8. tinklo lygis gautus paketus apdoroja ir perduoda informaciją į transportinį lygį dėl tolimesnio

apdorojimo.

Fizinis lygis susijęs su bitų srauto perdavimu per ryšio kanalą. Kai viena pusė siunčia

1, tai kita turi gauti taip pat 1, o ne 0. Tipiški klausimai fiziniame lygyje. Kiek voltų reiškia 1, kiek

voltų reiškia 0? Kokia bito trukmė? Ar perdavimas gali vykti į abi puses vienu metu? Kaip

vykdomas pradinis susijungimas ir kaip jis uţbaigiamas, kai abi pusės baigia siųsti? Kiek išvadų

turi tinklinė jungtis, kam yra naudojamas kiekvienas išvadas? Projektavimas čia susijęs daugiausia

su mechaninėmis, elektrinėmis ir procedūrinėmis sąsajomis, o taip pat su fizine perdavimo aplinka,

kuri yra ţemiau fizinio lygio.

Fizinis lygmuo perduoda duomenis tinklo ryšio kanalais. Jis apjungia fizinius elementus

(aparatinę dalį), tokius kaip kabelius ir jungtis, atitinkančius tinklo technologijai (Ethernet ir IBM

Token ring), kuri, savo ruoţtu, uţduoda duomenų perdavimo parametrus. Fiziniame lygmenyje

nustatoma ar duomenų perdavimui naudojamas simpleksinis, pusiau dupleksinis ar dupleksinis

ryšio reţimas. Taip pat jis apima visa smulkmenas surištas su tinklo technologija. Ţinodami visas

fizinio lygmens realizavimo detales, projektuotojai gali kurti aukštesnius lygmenis jau nekreipdami

dėmesio į tinklo technoloiją.

Tinklo interfeiso plokštė (tinklo korta) leidţia sujungti kompiuterius, panaudojant suktos poros

kabelį arba koaksialinį kabelį. Fizinis tinklo lygmuo apibūdina elektrinius ir mechaninius tinklo

ryšio kanalų aspektus.

Kanalinis lygmuo

Kanalinis lygis (Data-Link Layer).

Atlieka patikimą duomenų perdavimą per ryšio kanalą (fizinį sujungimą, kabelį). Šis lygis atlieka

fizinę adresaciją, perspėjimus apie klaidas, tvarkingus pristatymus ir duomenų srauto valdymus.

Paprastai šio lygio funkcijos yra pateiktos tinkliniame adapteryje (Network Interface Card – NIC).

Šiame lygije dirba tiltai.

Pagrindinė kanalinio lygio uţduotis paimti neapdorotą perduodamą duomenų srautą ir

transformuoti jį į eilutę, kuri patenka į tinklinį lygį be klaidų. Tai yra padaroma siunčiančioje dalyje

suskaldant duomenis į duomenų kadrus, perduodant kadrus nuosekliai ir apdorojant patvirtinimo

kadrus, atsiųstus atgal iš imtuvo. Kadangi fizinis lygis priima ir perduoda bitų srautą be jokio

prasmės ar struktūros aiškinimosi, tai kanalinio lygio uţduotis - sukurti ir atpaţinti kadrų ribas. Tai

gali būti padaryta, pridedant kadro pradţioje ir gale specialų bitų rinkinį. Jei tas rinkinys netyčia

pasitaiko duomenyse, specialiomis priemonėmis jis atpaţįstamas ir netraktuojamas kaip kadro riba.

Kanalinio lygio programinė įranga gali perduoti kadrą iš naujo, jei įvyko klaida ir nebuvo atsiųstas

gavimo patvirtinimo kadras. Jeigu dingsta patvirtinimo kadras, gali būti išsiųstas duomenų kadro

dublikatas. Taigi, kanalinis lygis turi išspręsti problemas, susijusias su kadrų paţeidimu, praradimu,

dubliavimu. Kanalinis lygis gali teikti keleto klasių paslaugas tinkliniam lygiui, skirtingos kokybės

ir uţ skirtingą kainą.

Srauto valdymas (flow control), kai siųstuvas greitesnis uţ imtuvą. Paprastai srauto reguliavimas ir

klaidų taisymas yra integruoti.

Transliaciniuose tinkluose įvedamas papildomas polygis MAC (Media Access Control - kreipties į

aplinką valdymas) priėjimui prie bendro kanalo kontroliuoti.

Protokolas - tai tinklo duomenų priėmimo ir perdavimo taisyklių rinkinys. Kiekvienas tinklo

kompiuteris turi vieną ar kelias tinklo kortas, realizuotas atitinkamai konkrečiai technologijai,

jungiančiai kompiuterius į tinklą. Kai kompiuteris perduoda informacija tinklu, duomenų srautai

juda iš vienos tinklo kortos į kitą. Kiekviena korta turi unikalų tinklinį adresą.

Daugiasluoksniame tinklo modelyje korta atitinka sujungimo lygmeny, daţniausiai vadinamu

kanaliniu lygmeniu. Kitaip sakant, tinklo interfeiso plokštės atitinka sujungimą tarp fizinio lygmens

(kabelio) ir tinklo programomis. Ethernet pateikia rinkinį kanalinio lygmens protokolų, slepiančių

fizinį tinklo realizavimą nuo tinklinio lygmens. Kanalinio lygmens dėka tinklinio lygmens

protokolams nesvarbu, ar naudojama Ethernet technologija, ar kita tinklo technologija (pvz. IBM

Token Ring tipo). Reikia atsiminti, kad tinklo interfeiso korta pririšta prie konkrečios technologijos.

Reikia naudoti Ethernet korta, jeigu jūs norite prijungti kompiuterį prie >Ethernet tinklo, ir

interfeisinę kortą Token Ring, jeigu jūs naudojate IBM Token Ring tinklą.

Kai kanalinis lygmuo pertvarko duomenų bitų seką į tam tikrą formatą, tai rezultate gaunamus

informacijos vienetus paprastai vadina kadru. Kadro duomenų sudėtis priklauso nuo ţemiau

esančios tinklo technologijos (fizinio lygmens). Tokiu būdu, tinkliniam lygiui nesvarbu, kaip

kanalinis lygmuo formuoja kadrus. Dėl savo struktūros duomenų kadrai duoda galimybę tikrinti

klaidas. Reikia suprasti, kad pagrindinis kanalinio lygmens tikslas arba funkcija yra neleisti

sugadinti duomenis (dauguma mano, kad kadrų sudarymas ir yra pagrindinis kanalinio lygmens

tikslas). Ţemiau patektas Ethernet tinklo duomenų kadro sudėtis.

64 bitai 48 bitai 48 bitai 16 bitų 368-12000 bitų 32 bitai

Antraštė Gavėjo adresas Siuntėjo adresas Kadro tipas Kadro duomenys CRC

Čia: CRC - Cyclic Redundancy Check - ciklinis perteklinis patikrinimas, naudojamas klaidų

aptikimui ir taisymui.

Tinklinis lygmuo

Tinklinis lygis Network Layer).

Atlieka dviejų galutinių sistemų sujungimą, kurios yra skirtinguose potinkliuose. Šiame lygije dirba

maršrutizatoriai.

Tinklinis lygis susijęs su potinklio (subnet) darbo valdymu. Svarbiausias dalykas yra apibrėţti, kaip

paketai maršrutizuojami nuo šaltinio iki tikslo. Maršrutai gali būti paremti statinėmis lentelėmis,

kurios retai keičiamos. Taip pat maršrutai gali būti nustatyti ryšio pradţioje. Galų gale jie gali būti

dinaminiai, nustatomi kiekvienam paketui, atspindint realų tinklo apkrovimą tuo momentu.

Jei paketų labai daug potinklyje, jie gali sudaryti kamščius. Tokių perkrovimų reguliavimas

priklauso tinkliniam lygiui.

Paketui pereinant iš vieno tinklo į kitą gali kilti daug problemų. Adresavimas, naudojamas

antrajame tinkle, gali būti kitoks. Antroji pusė gali iš viso nepriimti paketo, kadangi jis per didelis.

Protokolai gali skirtis ir t.t. Visas šias problemas turi išspręsti tinklinis lygis.

Kaip ţinia, kiekvienas duomenų paketas tinkle su paketų komutavimu turi gavėjo adresą ir

siuntėjo adresą, nurodomus ten maršrutizacijos tikslais. Tinklinis lygmuo nustato maršrutą, arba

kelią, kuriuo duomenys perduodami nurodytu adresu. Šis lygmuo valdo tinklo traffik'ą, apkrovimą

ir perdavimo greičius (greitaveikiškumą) tinklo terpėje. Tam, kad valdyti duomenų srautus, tinklinis

lygmuo naudoja tiltus (Bridge) ir maršrutizatorius (Routers). Kaip tarptinklinis protokolas (IP), taip

ir tarp tinklinis paketų apsikeitimas (IPX) Netware dirba tinkliniame lygmenyje.

Transportinis lygmuo

Transportinis lygis (Transport Layer).

Suteikia galimybę bendradarbiauti tarpusavyje priedams ir komunikaciniams lygiams. Šis lygis

atsakingas uz duomenų supakavimą į paketus ir pristatymą adresatui.

Pagrindinė transportinio lygio funkcija - priimti iš sesijinio lygio duomenis, jei reikia padalyti į

maţesnes dalis, perduoti į tinklinį lygį, uţtikrinti, kad visos dalys teisingai pasiektų kitą pusę. Visa

tai turi būti padaryta efektyviai, tokiu būdu, kad aukštesni lygiai būtų apsaugoti nuo neišvengiamų

aparatūros pasikeitimų.

Paprastai transportinis lygis sukuria atskirą tinklinį sujungimą kiekvienam transportiniam

sujungimui, kurio reikalauja sesijinis lygis. Jei reikia, transportinis lygis gali sukurti keletą tinklinių

sujungimų vienam transportiniam. Ir atvirkščiai.

Populiariausias transportinio lygio sujungimas yra be klaidų kanalas taškas-taškas, kuris pristato

pranešimus arba baitus tokia tvarka, kaip jie buvo išsiųsti. Tačiau viena iš transporto paslaugos

rūšių gali būti izoliuotų pranešimų perdavimas be garantijos apie pristatymo eilę, o taip pat

pranešimų tiraţavimas į daugelį vietų.

Transportinis lygis yra tikras “end-to-end” lygis nuo šaltinio iki tikslo. Programa šaltinio

kompiuteryje bendrauja su kita analogiška programa kitame sujungimo gale, naudodama pranešimo

antraštes ir valdymo pranešimus. Ţemesniuose lygiuose protokolai yra tarp kompiuterio ir jo

artimiausių kaimynų, o ne tarp šaltinio ir tikslo, kurie gali būti atskirti daugeliu maršrutizatorių.

Daugelis kompiuterių yra daugiaprogramiai. Tai reiškia, kad vienu metu gali egzistuoti daug

sujungimų. Reikia nurodyti, koks pranešimas kokiam sujungimui priklauso. Transporto antraštė yra

ta vieta, kur ši informacija patalpinama.

Reikalingas tam tikras vardų mechanizmas, nusakantis, koks procesas viename kompiuteryje nori

bendrauti su kitu kitame kompiuteryje. Turi būti srauto valdymo mechanizmas, kad būtų suderintas

apsikeitimas duomenimis tarp greito ir lėto kompiuterio (flow control).

Transportinio lygmens paskirtis - uţtikrinti patikimą duomenų pristatymą tarp tinklo

kompiuterių. Jis atskiria taikomąjį lygmenį (kuriame dirba tinklinės programos) nuo lygmenų, kurie

dirba pagrinde su duomenų perdavimu. TCP protokolas (iš TCP/IP) - tai transportinio lygmens

protokolas. Dauguma (bet ne visos) taikomųjų programų duomenų perdavimui į tinklinį lygmenį

naudoja TCP. Netware transportinio lygmens protokolu yra SPX. Kaip ir TCP, SPX uţtikrina

patikimą duomenų perdavimą Netware tinkluose.

Tuo tikslu transportinis lygmuo skaldo arba fragmentuoja duomenis, gaunamus iš seansinio

lygmens, į maţesnes dalis, reikalingas tinkliniam lygmeniui. Gavęs informaciją, transportinis

lygmuo turi vėl surinkti fragmentuotus duomenis, todėl nuo jo struktūros smarkiai priklauso paketų,

perduodamų tinklu, kiekis. Kitaip tariant, transportinis lygmuo kuria paketų trafiką, kurį valdyti turi

tinklinis lygmuo.

Seansinis lygmuo

Sesijinis lygis (Session Layer).

Organizuoja tarp procesų ir skirtingų kompiuterių dialogą, valdo šį dialogą ir nutraukia jį kai

baigiasi. Pavyzdys šio lygio yra protokolas NetBIOS.

Šis lygis leidţia vartotojams tarp skirtingų kompiuterių organizuoti sesijas. Sesijos leidţia paprastą

duomenų padavimą kaip ir transportinis lygis. Be to jos uţtikrina pagerintas papildomas paslaugas,

reikalingas kai kuriems taikymams. Sesija gali būti panaudota vartotojui įeiti į nutolusią sistemą

(log into) arba perduoti failą tarp dviejų kompiuterių.

Viena iš paslaugų yra valdyti dialogą. Sesijos gali leisti duomenims eiti abiem kryptim tuo pačiu

metu arba tik viena kryptimi.

Dar viena paslauga - ţymės valdymas. Kai reikia uţtikrinti, kad sesijos metu nebus bandoma atlikti

tą pačią operaciją iš abiejų pusių. Šiam procesui valdyti padaroma ţymė (token). Tik ta pusė, kuri

turi ţymę, gali atlikti kritinę operaciją.

Kita paslauga - sinchronizacija. Pvz.: perduodant ilgą failą nepatikimu kanalu. Nutrūkus ryšiui, kitą

kartą galima pratęsti siuntimą nuo tos vietos, kur jis buvo nutrauktas, jei į duomenų srautą yra

įterpiami specialūs patikrinimo taškai.

Daugumoje kompiuterinių tinklų jūs kiekvieną kartą turite registruotis (įvesti vartotojo vardą ir

slaptaţodį), kai norite pasinaudoti tinklo paslaugomis. Registraciją daţnai vadina tinkliniu seansu.

Seansinis lygmuo kiekvieno registracijos seanso metu veda derybas ir apjungia įvairių mazgų

procesus arba programas. Seanso sudarymo procesas taip pat vadinamas sujungimu. Be to, seansinis

lygmuo atpaţįsta abu sujungimo galus, reikalaudamas kiekvieno iš jų identifikuoti save.

Abu sujungimo galai turi patvirtinti savo teisę naudoti konkretų susijungimą ar seansą.

Internet'as (Intranet'as) pašalina seansinio lygmens poreikį. Nors daugeliu atvejų, kad naudotis

Internet'u, reikia uţsiregistruoti. Programinė įranga, leidţianti vartotojui tai padaryti, nėra tinklinės

programinės įrangos dalis. Internet'e transportinio lygmens protokolai apima daug funkcijų, kurios

paprastai vykdomos seansinio lygmens. Trumpai tariant, seansinis lygmuo sudaro ir valdo

sujungimus tarp vartotojiškų ir tinklinių programų.

Duomenų atvaizdavimo (pristatomasis) lygmuo

Vaizdavimo lygis (Presentation Layer).

Suteikia galimybę suprasti vieno kompiuterio pristatomojo lygio informacijai, pasiūstai iš kito

kopiuterio. Šio lygio uţduotis yra siuntimas vieno duomenų formato į kitus, duomenų suspaudimas

ir jų kodavimas (esant būtinumui). Šis lygis įterpia DOS ir tinklo OS funkcijas.

Skirtingai nuo ţemesniųjų lygių, kurie domisi tik patikimu bitų perdavimu iš vienos vietos į kitą,

vaizdavimo lygis susijęs su perduodamos informacijos sintakse ir semantika.

Tipiška paslauga - duomenų kodavimas. Dauguma vartotojų programų nesikeičia atsitiktinėmis bitų

eilutėmis. Jos keičiasi ţmonių vardais, datomis, pinigų kiekiais ir t.t. Šie dalykai pateikiami kaip

ţenklų eilutės, sveiki skaičiai, skaičiai su slankiu kableliu ir t.t. Skirtingi kompiuteriai turi skirtingus

kodus vaizduoti simbolių eilutes (pvz.: ASCII, UNICODE) ir t.t. Kad skirtingi kompiuteriai galėtų

keistis duomenimis, duomenų struktūros turi būti pateiktos tam tikru abstrakčiu būdu. Vaizdavimo

lygis valdo šias abstrakčias duomenų struktūras ir verčia kompiuteryje naudojamą pateikimo būdą į

standartinį, naudojamą tinkle, ir atvirkščiai.

Duomenų atvaizdavimo lygmuo apima bendras funkcijas, daug kartu tinklo išnaudojamas ryšio

tinkle metu. Šias funkcijas sudaro tinklo prijungimo prie spausdintuvų, displėjų interfeisas ir failų

formatai. Duomenų atvaizdavimo lygmuo apima daug duomenų pertvarkymo paprogramių. Internet

tinklai neturi standartinio duomenų atvaizdavimo lygmens, todėl dauguma jo funkcijų vykdomos

taikomosiomis programomis.

Daţnai lygmenys, esantys ţemiau duomenų atvaizdavimo lygmens, atlieka funkcijas,

garantuojančias teisingą tinklo darbą. Duomenų atvaizdavimo lygmuo atlieka naudingas, bet

neesmines tinklo paslaugas. Jis galėtų taip pat atlikti tam tikras komunikacines paslaugas, kaip

šifravimas ir duomenų suglaudinimas. Duomenų šifravimo tikslas - uţtikrinti saugumą. Tinkle prieš

perdavimą šifravimas pakeičia suprantamus duomenis į kaţką tai nesuprantamo. Priimančiame

sujungimo gale duomenų atvaizdavimo lygmuo turi dekoduoti šią informaciją ir vėl transformuoti

duomenis į tinkamus priėmimui.

Panašiai kaip ir šifravimas, suglaudinimas naudoja duomenų pakeitimą. Suglaudinus duomenis

viršutiniame tinklo lygmenyje, duomenų atvaizdavimo lygmuo sumaţina informacijos kiekį, kurią

reikės perduoti tinklu. Vadinasi, efektyvus duomenų suglaudinimas šiame lygmenyje gali padidinti

bendrą tinklo efektyvumą.

Taikomasis lygmuo

Taikomasis lygis (Application Layer).

Šiame lygije dirba priedai, su kuriais tiesiogiai susijęs vartotojas. Unikalus jis tuo, kad jis nepateikia

jokiu paslaugų kitiems modelio lygiams. Pavyzdţiu šiam lygiui gali būti programos tokio kaip:

Lotus 1-2-3 arba Edit.

Vienas iš plačiai naudojamų taikymų - terminalo emuliavimas. Egzistuoja daugybė realių ir labai

skirtingų terminalų. Terminalo emuliavimo programa leidţia sumodeliuoti tam tikrą abstraktų

terminalą realiai egzistuojančiame. Visa virtualaus terminalo programinė įranga yra taikomajame

lygyje.

Kita taikomojo lygio funkcija - failų perdavimas. Skirtinguose kompiuteriuose skirtingos failų

sistemos. Taikomasis lygis turi išspręsti visas nesuderinamumo problemas. Šiam lygiui taip pat

priklauso elektroninis paštas, uţduočių įvedimas į nutolusius kompiuterius, katalogų perţiūra ir

daug kitų taikomųjų dalykų.

Taikomasis lygmuo apima visas smulkmenas, surištas su kompiuterinėmis programomis,

parašytomis tinklo vartotojams. Didelė dalis programinio aprūpinimo, iš bazinio TCP/IP rinkinio,

aprūpina vartotojus standartinėmis tinklo programomis kaip FTP ir Telnet. Kaip ţinia, FTP leidţia

jums susijungti su kitu tinklo kompiuteriu ir keistis failais. Analogiškai programa Telnet leidţia įeiti

į nutolusį kompiuterį. Taikomojo lygmens programomis galima laikyti ir elektroninio pašto

programas ir WWW naršykles (Web browser).

TCP/IP protokolų paketas

Protokolai - tai taisyklės, aprašančios, kaip tarpusavy bendrauja programos. Tinklo protokolai

valdo informacijos srautus tarp dviejų programų, dirbančių viename arba skirtinguose

kompiuteriuose (kaip, pavyzdţiui, ryšys tarp Web-browser'io ir serverio). TCP/IP protokolo

taisyklių rinkinys valdo visą informaciją, kuri juda jūsų vidiniame tinkle, o taip pat, duomenis,

keliaujančius po Internet'ą.

Protokolo TCP/IP taisyklių rinkinys - tai grupė įvairių protokolų, kurių kiekvienas perduoda

duomenis tinkle, naudodamas skirtingus formatus ir įvairias klaidų tikrinimo operacijas.

Priklausomai nuo to, kokias jūs savo tinkle naudojate programas, vienas iš kelių TCP/IP viduje

esančių protokolų atliks informacijos perdavimą tinkle.

TCP - tai ţodţių Transport Control Protocol (perdavimo valdymo protokolas) santrumpa. IP

reiškia Internet Protocol (tarptinklinis protokolas). Tačiau TCP/IP yra daugiau nei šie du protokolai.

Be perdavimo valdymo (TCP) ir tarptinklinio (IP) protokolų TCP/IP protokolų rinkinys turi ir kitus

protokolus, kurie kartu dirba, kad perduoti informaciją Internet'e.

1 lentelė. TCP/IP protokolai.

IP - Tarptinklinis protokolas - tinklinio lygmens protokolas, kuris perduoda

duomenis tarp pagrindinių kompiuterių.

TCP - Duomenų perdavimo valdymo protokolas - transportinio lygmens protokolas,

kuris perduoda duomenis tarp programų.

UDP

- User Datagram Protocol - vartotojų datagramų protokolas. Taip pat

transportinio lygmens protokolas. UDP taip pat perduoda duomenis tarp

programų, bet yra paprastesnis ir maţiau patikimesnis nei TCP.

ICMP

- Internet Control Message Protocol - Internet pranešimų valdymo protokolas

perduoda tinklinius pranešimus apie klaidas ir kitas būsenas, reikalaujančias

tinklinių programų dėmesio.

5 pav. ISO/OSI modelis ir protokolų paketas.

Kaip anksčiau išsiaiškinome, ISO/OSI tinklinis modelis skaldo tinklą į lygius, kurių kiekvienas

atlieka konkrečią funkciją. Kiekvienam lygmeniui priskiriami protokolai, apibrėţiantys funkcines

lygmens galimybes. Terminas "protokolų paketas" kilęs iš tokios tinklo koncepcijos ir

įsivaizduojamas kaip vertikalus protokolų išdėstymas. Taigi, perduodant duomenis tinkle, galima

įsivaizduoti kad jie slenka iš vieno lygmens į kitą ir nuo vieno protokolo prie kito. Aukščiau pateikti

ISO/OSI modelis ir šalia protokolų paketas.

Pagal tai, kaip duomenis praeina per protokolų paketą, jie pereina nuo taikomojo lygmens iki

fizinio ir toliau keliauja tinklu. Pasiekę fizinį adresatą, jie kyla per protokolų paketą iki adresato

taikomosios programos.

Standartinis ISO/OSI modelis nustato septynis funkcinius tinklo struktūros lygius. Tačiau

ISO/OSI modelis - tai viso labo tik rekomendacinis tinklų architektūros projektavimo vadovas, o ne

privalomas struktūrinis aprašymas. Kaip duomenys slenka per protokolų paketą aiškinsimės

pradėdami nuo fizinio lygmens.

Fizinis lygmuo

TCP/IP tinkle fizinis lygmuo identiškas ISO/OSI modeliui ir apjungia savyje informacijos

perdavimo priemones. Tos priemonės - paprastai vienas iš vytos poros ar koaksialinio kabelio tipų.

Kanalinis lygmuo

Kanalinis lygmuo apjungia aparatinį interfeisą ir du protokolų modulius: adreso nustatymo

protokolą (ARP - Address Resolution Protocol) ir atgalinio adreso nustatymo protokolą (RARP -

Reverse Address Resolution Protocol). Kanalinis lygmuo naudoja šiuos du protokolus adresų

nustatymui. Kanalinis lygmuo sujungia fizinį lygmenį su tinkliniu.

6 pav. Tinklinis TCP/IP modelis su surištais protokolais.

TCP/IP protokolų rinkinyje kanalinis lygmuo duomenis siunčia ir gauna iš tinklinio lygmens IP

modulio. Be konkrečios funkcijos vykdymo, kiekvienas daugiasluoksnės struktūros lygmuo slepia

konkretaus mechanizmo vykdymo smulkmenas nuo aukščiau esančių lygmenų. Tokiu būdu, dar

viena kanalinio lygmens funkcija, paslėpti fizinę tinklo realizacija nuo kitų lygių. Kai kanalinis

lygmuo atlieka savo darbą, tinkliniam lygmeniui nesvarbu - ar naudojama Ethernet technologija ar

IBM Token Ring technologija.

ARP ir RARP protokolai skirti IP adresą pakeisti į DLC (Data Link Control) adresą ir

atvirkščiai. Internet'inis adresas - tai IP adresas. Jis yra 32 bitų (4 baitų) ilgio ir gali būti uţrašomas,

pavyzdţiui

dvejetainiu kodu - 10000110 00011000 00001000 01000010

dešimtainiu skaičiumi - 2,249,721,922

šešioliktainiu skaičiumi - 0x86180842

taškiniu-dešimtainiu kodu - 134.24.8.66.

Adreso skyros protokolas

TCP/IP gali naudoti bet kurį iš trijų adresų skyros metodų. Metodas, parinktas individualiam

tinklui priklauso nuo adresavimo schemos, naudojamos aparatinės įrangos. Paieška lentelėje

daţniausiai naudojama išskirti TP adresą TKT tinkle, analizinis skaičiavimas yra naudojamas

keičiamos konfigūracijos tinkluose ir pasikeitimas pranešimais – VKT (LAN) tinkluose, kurių

aparatinė dalis naudoja statinį adresavimą. Garantavimui, kad visi kompiuteriai atitinka lygiai tą

patį formatą ir reikšmę pranešimų, naudojamų adresų skyrai, TCP/IP protokolų rinkinys turi adreso

skyros protokolą (Address Resolution Protocol ARP). ARP standartas nustato du pagrindinius

pranešimų tipus: reikalavimą (request) ir atsakymą (response). Reikalavimo pranešimas turi TP

adresą ir atitinkamo aparatinės dalies adreso reikalavimą. Atsakymas turi TP adresą, pasiųstą su

reikalavimu, ir aparatinės dalies adresą.

ARP standartas tiksliai nustato, kaip ARP pranešimai turi būti pasiųsti per tinklą. Ypatingai

protokolas nustato, kad ARP reikalavimo pranešimas turi būti patalpintas į aparatinės dalies freimą

ir perduotas visiems tinklo kompiuteriams. Kiekvienas kompiuteris priima reikalavimą ir tikrina TP

adresą. Kompiuteris, paminėtas reikalavime, siunčia atsakymą, o visi kiti kompiuteriai apdoroja ir

ištrina reikalavimą be atsakymo siuntimo. Kuomet kompiuteris siunčia ARP atsakymą, pastarasis

yra netransliuojamas, o padedamas į freimą ir siunčiamas tiesiai atgal kompiuteriui, kuris išdavė

reikalavimą.

TCP/IP protokolai dirba tik su IP adresu, o Ethernet kadrai dirba tik su Ethernet adresu, kuris

fiziniame lygmenyje yra 6 baitų ilgio. Ethernet tinklo korta skenuoja Ethernet kadrus, ieškodama

savo Ethernet adreso. Tinklo interfeiso plokštės nepripaţįsta IP adreso.

Tolesniam aiškinimuisi reikia aptarti kai kuriuos terminus. Šie terminai apibūdina skirtumus tarp

dviejų TCP/IP protokolų: vartotojiškų datagramų protokolo UDP ir perdavimo valdymo protokolo

TCP.

Adreso nustatymo protokolas (Address Resolution Protocol). Kanalinis lygis nesupranta IP

adresų. Ethernet atveju šis lygis supranta 6 baitų tinklo kortos numerį, kuris yra unikalus.

IP adresai turi būti susieti su kanalinio lygio adresais (pvz.: Ethernet). Galima sudaryti

lentelę. Tačiau jos palaikymas yra gana sudėtingas, kai tinkle tūkstančiai kompiuterių.

Geriau yra pasiųsti pranešimą visiems kompiuteriams vietiniame tinkle su klausimu, kam

priklauso šis IP adresas. Šio klausimo išsiuntimas ir atsakymo gavimas yra vykdomas, naudojant

ARP. Jį naudoja beveik kiekvienas kompiuteris Internete. Apibrėţtas RFC 826.

Galimi įvairūs ARP patobulinimai. Gautą ARP protokolu adresą kompiuteris gali laikinai

saugoti savo atmintyje ir juo vėl pasinaudoti po kurio laiko. Jeigu į ARP paketą įdedamas

klausiančiojo IP, tai kitas kompiuteris taip pat gali laikinai saugoti tą informaciją ir ja pasinaudoti

po kurio laiko. Kadangi ARP paketas patenka į visus kompiuterius, tai visi jie gali išsaugoti

siunčiančiojo IP ir kanalinio lygio adresus savo atmintyje.

Kiekviena mašina krovimosi metu išsiunčia visiems uţklausą apie savo IP adresą. Jei

atsakymo negauna, tai reiškia, kad joks kitas kompiuteris tinkle šio IP adreso nenaudoja. Priešingu

atveju turi būti informuotas sistemos administratorius ir naujas kompiuteris nepakraunamas. Kaip

šalutinis šio proceso efektas yra tai, kad pranešimą gauna visi kompiuteriai ir gali pakoreguoti savo

laikinas lenteles. Paprastai įrašai tose lentelėse saugomi ne daugiau kaip keletą minučių, kadangi

vienas kompiuteris gali būti pakeistas kitu, kuris turi kitą tinklo kortos numerį.

Atgalinis adreso nustatymo protokolas (Reverse Adress Resolution Protocol). Kartais

pagal tinklo kortos adresą reikia suţinoti IP adresą. To gali prireikti bediskio kompiuterio

pasikrovimo metu iš nutolusio serverio. Naudojamas RARP (RFC 903). Pasikrovimo metu

kompiuteris išsiunčia visiems pranešimą su savo tinklo kortos numeriu ir klausimu: “Koks yra šią

kortą atitinkantis IP adresas?” RARP serveris gauna šį pranešimą, perţiūri konfigūracinius failus ir

išsiunčia reikalingą IP adresą.

Tinklo sujungimai

Tinklo sujungimai gali būti su loginiu sujungimu arba be loginio sujungimo. Protokolas su

loginiu sujungimu turi susirišti su kita programa prieš tai, kada galės keistis informacija. Perdavimo

valdymo protokolas (TCP) - tai protokolas su loginiu sujungimu. Jis negali perduoti duomenų, kol

nesudarys ryšio.

Protokolas be loginio sujungimo nesudaro ryšio prieš perduodamas duomenis. Todėl, kiekvienas

pranešimas, naudojantis protokolą be loginio sujungimo, turi turėti visą, reikalingą pranešimo

pristatymui, informaciją, t.y. pilną ir tikslų pristatymo adresą. Vartotojiškų datagramų (UDP)

protokolas ir tarptinklinis (IP) protokolas - tai protokolai be loginio sujungimo.

Protokolų patikimumas

Protokolai gali būti patikimi ir nepatikimi. Patikimi protokolai garantuoja pranešimo perdavimą:

protokolai keičiasi ţinutėmis, patvirtinančiomis pristatymą, tarp programų. Patikimas protokolas

prideda prie pranešimo vieną ar dvi kontrolines sumas, kad patikrinti ar teisingai perduotas

pranešimas. TCP protokolas - tai patikimas protokolas, naudojantis kontrolines sumas ir kitus

metodus, garantuojančius patikimą duomenų perdavimą.

Skirtingai negu TCP, nepatikimas protokolas negarantuoja duomenų perdavimo, be to nepraneša

siuntusiai programai, jei duomenys nepasiekė adresato.

UDP ir IP protokolai yra nepatikimi. Bet tai nereiškia, kad jie nesistengia perduoti duomenų.

Kyla klausymas: tai kam juos naudoti? Atsakymas paprastas - kaina. Kaina, suprantant kaip

sudėtingumą ir tinklo pralaidumo juostą, ţymiai maţesnė nepatikimo protokolo atveju. Svarbu

suvokti, kad nepatikimas protokolas gali atlikti patikimą duomenų perdavimą. Geros tinklinės

programos sukurtos su įvairiomis papildomomis charakteristikomis, uţtikrinančiomis patikimą

duomenų perdavimą.

Protokolo siunčiami duomenys

TCP/IP protokolų rinkinyje atliekami du baziniai duomenų perdavimo tipai: baitinis duomenų

perdavimas ir datagramų (duomenų masyvų) perdavimas. Protokolas, naudojantis baitinį duomenų

perdavimą, siunčia informaciją nuoseklių baitų pavidalu, nepriklausomai nuo duomenų kiekio ir

reikiamų perdavimų skaičiaus. Be to toks protokolas garantuoja, kad kitame sujungimo gale

duomenys bus gauti ta pačia tvarka, kaip ir buvo išsiųsti. TCP protokolas - tai baitinio perdavimo

protokolas.

Protokolas, naudojantis duomenų masyvų perdavimą, perduoda informaciją savarankiškų blokų

pavidalo. Tai yra, kiekvienas masyvas nepriklauso nuo kito. Perduodant kelis masyvus, jie gali

pasiekti adresatą ne tokia tvarka, kaip buvo išsiųsti.UDP protokolas ir IP protokolas duomenų

perdavimui naudoja masyvus.

Virtualus sujungimas

Virtualus sujungimas - tai sujungimas, kuris, kaip jums atrodo, sujungia du taškus tiesiogiai,

nors, iš tikrųjų, toks sujungimas gali eiti per daug tarpinių taškų (pvz. Tarptautinis ar tarpmiestinis

telefoninis pokalbis). Iš TCP/IP protokolų rinkinio tik duomenų perdavimo valdymo (TCP)

protokolas uţtikrina virtualų sujungimą perduodant duomenis tinkle; UDP ir IP to nedaro.

IP-datagrama

Tarptinklinis protokolas (IP) naudoja nepatikimą duomenų masyvų perdavimą be loginio

susijungimo perduodant informaciją TCP/IP tinkle. Kiekviena IP-datagrama sudaryta iš IP-antraštės

ir pačių duomenų.

IP-antraštė

IP-antraštėje yra visa informacija, reikalinga duomenų, esančių datagramoje, pristatymui norimu

adresu. Tinklinės programos visada sukuria IP-antraštę kartotine 32 skilčių ţodţiams, net tada jeigu

reikia papildyti (įterpti papildomus nulius) IP-antraštę. IP-antraštė uţima tik 20 baitų jeigu

neįvedamos papildomos opcijos. Ţemiau pateikiama IP-antraštės struktūra. Nors ji parodyta kaip

sluoksniuota, bet reikia suprasti, kad tai yra nuoseklus bent 20 baitų srautas.

7 pav. IP-datagramos struktūra.

2 lentelė. IP-antraštės laukų sąrašas.

Duomenų laukas Tikslas

Versija Tarptinklinio protokolo, sudariusio datagramą, versija.

Antraštės ilgis IP-antraštės ilgis 32 skilčių ţodţiais.

Serviso tipas

Naudojamas nurodyti perdavimo efektyvumą ir prioritetus.Atskiri

šio laukelio bitai naudojami nurodyti viršenybę, uţlaikymą,

naudingumą, patikimumą ir kainą. Didţioji dalis Internet programų

nepalaiko šio laukelio.

Paketo ilgis Šis 16 skilčių laukelis aprašo viso IP-paketo ilgį, įskaitant ir IP-

antraštę, baitais.

Identifikacija Naudojama pakartotinam datagramos fragmentų surinkimui, kurie

buvo suskaldyti į maţesnes dalis.

Vėliavėlės Naudojami laukelyje "Identifikacija" pakartotinai surenkant

fragmentus.

Fragmentų

perstūmimas

Naudojami laukelyje "Identifikacija" pakartotinai surenkant

fragmentus.

Galiojimo laikas

Naudojamas siekiant nutraukti amţiną paketo klaidţiojimą po

Internet'ą. Šio laukelio reikšmė sumaţėja vienetu kiekvieną kartą,

kai paketas apdorojamas maršrutizatoriumi. Kai ji pasiekia nulį,

paketas sunaikinamas.

Protokolas Nurodo koks protokolas sukūrė duomenys, esančius paketo viduje.

Reikšmė 6 reiškia TCP. Reikšmė 17 reiškia UDP.

Antraštės

kontrolinė suma

Tik IP-antraštės kontrolinė suma, bet ne duomenų. Šis laukelis

skirtas aptikti perdavimo klaidas, ir, jei tokios yra, priimantis

kompiuteris atmeta IP-datagramą.

Siuntėjo IP

adresas Siunčiančio pagrindinio kompiuterio IP adresas.

Priimančio

kompiuterio IP

adresas

Jei šis laukelis uţpildytas tik vienetais, tai pranešimas bus perduotas

visiems pagrindiniams kompiuteriams.

Opcijos Šis 8 skilčių laukelis leidţia tinklo aptarnavimo profesionalams

derinti tinklo priemones.

ICMP protokolas

Problemos, kurios yra maţiau sunkios, nei perdavimo klaidos, atsiranda sąlygomis, kurios gali

būti praneštos. Pavyzdţiui, tarkime dalis fizinio interneto kelio sugedo ir padalino internetą į dvi

tinklų grupes, kurios neturi kelio tarp grupių. Paketas, pasiųstas iš vieno kompiuterio vienoje

grupėje kitam kompiuteriui kitoje grupėje negalės nueiti. TCP/IP rinkinys turi protokolą, kurį TP

naudoja klaidos pranešimui nusiųsti, kai atsiranda prieš tai minėtos sąlygos. Šis protokolas vadinasi

interneto valdymo pranešimų protokolas (Internet Control Message Protocol – ICMP). Šie du

protokolai yra abipusiai priklausomi. TP naudoja ICMP, kai siunčia klaidos pranešimą, ir ICMP

naudoja TP pranešimų perdavimui.

ICMP nustato penkis klaidų ir keturis informacinius pranešimus. ICMP klaidų pranešimai yra

tokie:

1. Šaltinio slopinimas. Maršruto parinkimo įrenginys siunčia šį pranešimą, kai tik gauna tiek

daug paketų, kad nebeturi buferinės atminties jiems saugoti. Kai maršruto parinkimo

įrenginys laikinai nebeturi laisvos atminties, jis turi trinti ateinančius paketus. Ištrynęs jis

siunčia šaltinio slopinimo pranešimą pagrindiniam kompiuteriui, kuris sukūrė šį paketą.

Gavęs tokį pranešimą, kompiuteris turi sumaţinti perdavimo greitį.

2. Laiko viršijimas. Šis pranešimas yra siunčiamas dviem atvejais. Kai tik maršruto parinkimo

įrenginys sumaţina paketo lauko TIME TO LIVE reikšmę iki nulio, jis sunaikina paketą ir

siunčia laiko viršijimo pranešimą. Be to, šis pranešimą siunčia pagrindinis kompiuteris, jei

pakartotinio komponavimo laikmatis baigiasi iki visų duoto paketo fragmentų atėjimo.

3. Paskirties punktas nepasiekiamas. Kai tik maršruto parinkimo įrenginys nustato, kad paketas

negali būti pristatyta į jo galutinį paskirties punktą, jis siunčia šį pranešimą pagrindiniam

kompiuteriui, sukūrusiam paketą. Pranešimas nurodo, ar kuris nors pagrindinis kompiuteris

yra nepasiekiamas, ar tinklas, prie kurio jis prijungtas, yra nepasiekiamas.

4. Peradresavimas. Kai pagrindinis kompiuteris kuria paketą nutolusiam tinklui, jis siunčia

paketą maršruto parinkimo įrenginiui, kuris nukreipia ją į jos paskirties punktą. Jei maršruto

parinkimo įrenginys nustato, kad pagrindinis kompiuteris neteisingai pasiuntė paketą, jis

turėjo būti pasiųstas į kitą maršruto parinkimo įrenginį, pastarasis naudoja peradresavimo

pranešimą ir nurodo pagrindiniam kompiuteriui pakeisti maršrutą.

5. Reikalingas fragmentavimas. Pagrindinis kompiuteris, kuriantis paketą, gali nustatyti bitą

antraštėje su nurodymu, kad fragmentavimas negalimas. Jei maršruto parinkimo įrenginys

nustato, kad toks paketas yra didesnis, nei tinklo, kuriuo ji turės būti persiųsta MTU, jis

siunčia fragmentavimo reikalingumo pranešimą atgal siuntėjui ir ištrina paketą.

Prie klaidų pranešimų ICMP nustato keturis informacinius pranešimus:

1. Aido reikalavimas / atsakymas. Aido reikalavimo pranešimas gali būti pasiųstas ICMP

programinei įrangai bet kuriame kompiuteryje. Pagal ateinantį aido reikalavimo pranešimą

ICMP programa turi išsiųsti ICMP aido atsakymo pranešimą. Atsakymas neša tuos pačius

duomenis, kaip ir reikalavimas.

2. Adreso šablono reikalavimas / atsakymas. Pagrindinis kompiuteris transliuoja adreso

šablono reikalavimą, kai vykdomas jo įkrovimas ir maršruto parinkimo įrenginys, gavęs šį

pranešimą, siunčia adreso šablono atsakymą, kuriame yra teisingas 32 bitų potinklio

šablonas, naudojamas tinkle.

ICMP pranešimų perdavimas

ICMP naudoja TP kiekvienam klaidos pranešimui perduoti. Kai maršruto parinkimo įrenginys

turi pasiųsti ICMP pranešimą, jis kuria TP paketą ir įdeda ICMP pranešimą į paketą. ICMP

pranešimas talpinamas TP paketo duomenų lauke. Po to paketas yra perduodama kaip įprasta.

Paveikslėlyje iliustruojamas dviejų pakopų paketavimas.

Pav. 1. Du paketavimo lygiai, kurie įvyksta, kai ICMP pranešimas yra pasiųstas. ICMP

pranešimas yra dedamas į paketą, kuris savo ruoţtu yra dedamas freimą perdavimui per fizinį tinklą.

ICMP pranešimas yra visada sukuriamas atsakant į paketą. Arba paketas sukėlė problemą (pvz.,

maršruto parinkimo įrenginys nustatė, kad paskirties punktas, nurodytas pakete, yra nepasiekiamas),

arba paketas neša ICMP reikalavimo pranešimą, į kurį maršruto parinkimo įrenginys sukuria

atsakymą. Pranešimo atgal į šaltinį siuntimas yra vykdomas tuojau pat, nes kiekvienas paketas turi

savo šaltinio adresą antraštėje. Maršruto parinkimo įrenginys išskiria šaltinio adresą iš ateinančio

paketo antraštės ir talpina adresą į paketo, nešančio ICMP pranešimą, antraštės lauką

DESTINATION.

Paketai, nešantys ICMP pranešimą, neturi specialaus prioriteto – jie nukreipiami kaip ir bet kuris

kitas paketas, su viena maţa išimtimi. Jei paketas, nešantis ICMP klaidos pranešimą pats yra

klaidos prieţastimi, klaidos pranešimas yra nesiunčiamas. Prieţastis turėtų būti aiški: projektuotojai

norėjo išvengti, kad internetas persipildys perduodamas klaidų pranešimus apie klaidų pranešimus.

Daug priemonių gauna informaciją apie internetą, pasiusdami zondus ir laukdami ICMP

atsakymo. Viena iš geriausių ţinomų diagnostinių priemonių, naudojamų su TCP/IP, yra programa

ping. Ši programa tikrina, ar duotas paskirties punktas gali būti pasiektas, siųsdama paketą į

nurodytą punktą ir laukdama atsakymo. Ping tada praneša apie zondavimo rezultatus, parašydama

kada paskirties punktas atsakė. Programa naudoja ICMP aido pranešimus. Vartotojas iškviečia

programą ir naudoja nutolusio kompiuterio TP adresą arba vardą. Ping siunčia paketą, kuris turi

ICMP aido reikalavimo pranešimą, į paskirties punktą, o pastarasis siunčia ICMP aido atsakymo

pranešimą. Po reikalavimo pasiuntimo, programa ping laukia atsakymo trumpą laiko tarpą. Jei

atsakymo nėra, programa pakartoja reikalavimą du kartus. Jei ir po pakartotinių reikalavimų nėra

atsakymo (arba ateina ICMP pranešimas, kad paskirties punktas nepasiekiamas), ping praneša, kad

nutolęs kompiuteris yra nepasiekiamas.

Fragmentacija

Tinklo technologijos (Ethernet ir kt.) nustato maksimalų perdavimo vienetą (MTU). MTU

nustato maksimalų paketo dydi, kuris gali būti perduotas tinkle. Kai programa perduoda paketą,

kuris viršija pagrindinio tinklo MTU, programa automatiškai skaldo paketą į maţesnes dalis ir

perduoda duomenis keliais paketais. IP-antraštės laukeliai "Identifikacija", "Vėliavėlės", ir

"Fragmentų perstūmimas" modifikuojami, nurodant, kad paketas yra fragmentas, ir nustatoma jo

surinkimo tvarka.

Kai priimantis kompiuteris gauna fragmentuotą IP-paketą, įsijungia antrinio surinkimo taimeris.

Visi fragmentai turi ateiti iki baigsis taimerio laikas, kitaip priimantis kompiuteris atmeta visus

fragmentus kaip negaliojančius.

Transportinis lygmuo

Transportinio protokolo paskirtis panaši į IP modulio paskirtį. Kaip jau išsiaiškinome TCP/IP

turi du transportinius protokolus: TCP ir UDP.

TCP - tai patikimas protokolas su loginiu sujungimu, naudojantis baitų srautą duomenų

perdavimui ir priėmimui. Ryšiui tinkle jis uţtikrina virtualų sujungimą. UDP - tai nepatikimas

protokolas be loginio sujungimo, duomenų perdavimui ir priėmimui naudojantis datagramas.

TCP/IP terminologijoje terminas "portas" palyginamas su terminu "IP-adresas", išskyrus tai, kad

TCP/IP asocijuoja portą greičiau su protokolu, negu su pagrindiniu kompiuteriu. Taip pat kaip, IP-

datagramos saugo siuntėjo ir gavėjo IP-adresą, transportiniai protokolai saugo siuntėjo ir gavėjo

portų numerius. Trumpiau sakant, tinklinės programos asocijuoja Internet protokolo portą su

konkrečia programa ar funkcija.

Kaip nepatikimas protokolas be loginio sujungimo UDP paprastai palieka duomenys portui.

UDP nepalaiko susijungimo tarp siuntėjo ir gavėjo. Priešingai, TCP - protokolas su loginiu

susijungimu. Jis palaiko susijungimą ryšio metu. Be to, TCP gali atidaryti kelis sujungimus su vienu

ir tuo pačiu portu.

Vartotojiškų datagramų protokolas (UDP)

UDP labai panašus į IP, nes abu yra nepatikimi protokolai, be loginio susijungimo, duomenų

perdavimui naudojantys datagramas. IP perduoda duomenis pagrindiniam kompiuteriui, tačiau tik

UDP gali maršrutizuoti duomenis keliems adresatams (tinklinėms programoms) viename

pagrindiniame kompiuteryje. UDP-antraštės struktūra daug paprastesnė nei IP-antraštės struktūra.

8 pav. UDP antraštės struktūra.

Duomenų perdavimo valdymo protokolas (TCP)

Tai daţniausiai naudojamas protokolas iš TCP/IP protokolų rinkinio. Kaip ir UDP, TCP

perdavinėja duomenys tarp tinklinio ir taikomojo lygmenų. Tačiau TCP daug sudėtingesnis nei

UDP, nes uţtikrina patikimą duomenų perdavimą baitų srauto pavidalu ir naudoja loginį

susijungimą. Kitaip sakant, TCP garantuoja, kad perdavimas vyksta, ir kad programa-adresatas

gauna duomenis teisingu eiliškumu.

Dėl to TCP naudoja patvirtinimus. Po to kai TCP susijungimo adresatas gauna perdavimą, jis

perduoda patvirtinimo pranešimą siuntėjui. Kas kart kai siuntėjas išsiunčia pranešimą, TCP įjungia

taimerį. Jei taimeris baigia skaičiuoti, kol TCP modulis gauna patvirtinimą, tai TCP automatiškai

pakartotinai siunčia duomenis.

Kadangi TCP duomenys perduoda nenutrūkstamu baitų srautu, bet vis tiek naudojasi IP-

datagramomis, tai TCP pranešimą geriau vadinti TCP-segmentu. TCP segmentas susideda iš TCP-

antraštės, TCP opcijų ir duomenų, perduodamų segmentu.

9 pav. TCP-segmento (arba pranešimo) struktūra.

3 lentelė. IP-antraštės laukų sąrašas.

Laukas Tikslas

Šaltinio portas Identifikuoja perduodančios programos protokolo portą.

Adresato portas Identifikuoja priimančios programos protokolo portą.

Eiliškumo

numeris Identifikuoja pirmą TCP segmento duomenų srities baitą.

Patvirtinimo

numeris Identifikuoja sekantį siuntėjo laukiamą baitą duomenų sraute.

Antraštės ilgis TCP-antraštės ilgis 32 skilčių ţodţiais.

Vėliavėlė URG Praneša priimančiam TCP-moduliui, kad lauke "Skubos rodiklis"

nurodyta, kad duomenys skubūs.

Vėliavėlė ACK Praneša priimančiam TCP-moduliui, kad lauke "Patvirtinimo numeris"

yra leistinas patvirtinimo numeris.

Vėliavėlė PSH Praneša priimančiam TCP-moduliui nedelsiant nusiųsti duomenis

programai-adresatui.

Vėliavėlė RST Prašo priimančio TCP-modulio nutraukti TCP susijungimą

Vėliavėlė SYN Nurodo priimančiam TCP-moduliui būtinybę sinchronizuoti eiliškumo

numerius.

Vėliavėlė FIN Praneša priimančiam TCP-moduliui, kad siuntėjas uţbaigė duomenų

perdavimą.

Lango dydis Praneša priimančiam TCP-moduliui baitų skaičių, kuriuos siuntėjas

nori priimti.

TCP kontrolinė

suma

Padeda priimančiam TCP-moduliui aptikti duomenų vientisumo

paţeidimus.

Spartumo

rodiklis Nurodo paskutinį skubių duomenų (TCP-duomenų srityje) baitą.

Opcijos

Paprastai naudojamas su opcija Maximum Segment Size (maksimalus

segmento dydis), nurodančia didţiausią segmentą, kurį laukia priimti

TCP-modulis.

Taikomasis lygmuo

Taikomasis lygmuo labiau paţystamas tiems, kurie kuria programinę įrangą, skirtą darbui tinkle.

Taikomasis lygmuo orientuotas į programas ir turi visas detales, liečiančias konkrečią programą.

Kitaip sakant, šis lygmuo sudaromas taip pat, kaip bet kokia programa. Kaip ţinia, programuotojas

gali padaryti taip, kad darbui tinkle programa siųstu duomenis ţemyn protokolu paketu.

Būtinumas kaip nors nurodyti, su kuriuo iš abonentų norima susisiekti, iškilo vos tik atsiradus

pirmiesiems ryšių tinklams. Jam tenkinti ir buvo kuriami ryšių protokolai.

Telegrafijoje šiuos protokolus daugiausia sudarė tam tikras skaičius telegramos antraštės formatą

apibūdinančių taisyklių. Vienareikšmis telegramos paskirties adreso ar adresų apibūdinimas –

pagrindinė sąlyga. Antraštėje taip pat buvo nurodomi telegramos gavėjui svarbūs siuntėjo

registracijos duomenys.

Atsiradus telefonijai ir jos komutuojamųjų grandinių tinklui prireikė kiek kitokios procedūros.

Pradţioje tą procedūrą tesudarė telefonistės pasisveikinimas ir jai pasakyta abonento, kuriam buvo

norima paskambinti, pavardė. Procedūros artimumas klientui vėlesniais automatizacijos metais

buvo beveik visiškai prarastas. Grieţtų taisyklių tebuvo vos keletas: galėjai nurodyti telefono

numerį, pavardę ar netgi profesiją. Pakako pasakyti: „Noriu paskambinti daktarui“, ir to pakako,

kad būtumei su juo sujungtas. Po šios procedūros, kurios esmė buvo bendravimas su tinklo

inteligencija, sekdavo trumpas dialogas, kurio metu skambinantysis ir jo pašnekovas patikrindavo

vienas kito identitetą. Tik tuomet prasidėdavo tikrasis pokalbis.

Šiuolaikiniuose automatiškai komutuojamų grandinių tinkluose panašios procedūros iš

bestruktūrių dialogų virto grieţtai apibrėţtais protokolais, kurie kartais dėl jiems priskirtų funkcijų

gausos tapdavo be galo sudėtingais. Ankstyvųjų telefono pokalbių modelį iki šiol galima atpaţinti

paprasčiausiame modernių komutuojamų grandinių modelyje. Bet terminai dabar yra visiškai

kitokie (ţr. 1 pav.).

Terminalo ir tinklo ryšį uţtikrinantys protokolai, skirti pageidaujamos jungties sudarymui, yra

vadinami žemesniojo sluoksnio protokolais. Tinklo viduje ryšiui tarp vienos telefono stoties ir

kitos taip pat reikalingas savas protokolas. Jis yra vadinamas tinklo protokolu. Abu šie protokolai

telefonijoje yra vadinami signalizacija.

Du terminalus (ţr. 1 pav.) rišantys protokolai yra vadinami aukštesniojo sluoksnio protokolais.

Juose esanti informacija perduodama tinklu iš vieno terminalo kitam skaidriai; telefono stotys jos

nė kiek nepaveikia.

Galiausiai dar yra komunikacija tarp vartotojų – svarbiausias viso tinklo darbo tikslas. Ją

sudarančiai informacijai nedaro įtakos nei tinklas, nei jo terminalai. Telefoninis vartotojų pokalbis

gali būti viso to geras pavyzdys.

Modeliu yra stengiamasi padaryti įvairias tinklo funkcijas lengvai atpaţįstamomis,

nepriklausomai apibūdinamomis ir, priskyrus kiekvienai po vardą, paprastai paaiškinamomis. Taigi

modelis turi padėti kurti protokolus. Deja, kartais iškyla pavojus, jog modelis gali tapti savitiksliu, o

kuriamojo protokolo logika ir efektyvumas maţiau svarbiu dalyku. Ne maţiau abejonių dėl modelio

tikslingumo atsiranda ir tuomet, kai jis yra kuriamas vienintelei ryšio rūšiai: duomenų paketų

perdavimui tarp kompiuterių, vietiniam tinklui ar ISDN. Bet tarptautiniai standartai nuėjo šiuo keliu

ir dabar jau sunku įsivaizduoti, kad ši tendencija kada nors galėtų pasikeisti. Mes čia kalbame apie

ISO (Tarptautinė standartizavimo organizacija) OSI (Open System Interconnection – atvirųjų

sistemų jungtis) modelį. OSI modelis ir atskiri ryšių protokolai ir bus aprašomi šiame straipsnyje.