Μοντέλο TCP/IP: Επίπεδα, Πρωτόκολλα & Στοίβα

Τι είναι το μοντέλο TCP/IP;

Το μοντέλο TCP/IP σας βοηθά να προσδιορίσετε πώς ένας συγκεκριμένος υπολογιστής πρέπει να είναι συνδεδεμένος στο διαδίκτυο και πώς πρέπει να μεταδίδονται τα δεδομένα. transmitμεταξύ τους. Σας βοηθά να δημιουργήσετε ένα εικονικό δίκτυο όταν πολλαπλά δίκτυα υπολογιστών είναι συνδεδεμένα μεταξύ τους. Ο σκοπός του μοντέλου TCP/IP είναι να επιτρέπει την επικοινωνία σε μεγάλες αποστάσεις.

TCP/IP σημαίνει Transmission Πρωτόκολλο Ελέγχου / Πρωτόκολλο Διαδικτύου. Η στοίβα TCP/IP έχει σχεδιαστεί ειδικά ως μοντέλο για να προσφέρει μια εξαιρετικά αξιόπιστη και end-to-end ροή byte μέσω ενός αναξιόπιστου δικτύου.

Χαρακτηριστικά TCP

Ακολουθούν τα βασικά χαρακτηριστικά του πρωτοκόλλου TCP/IP:

• Υποστήριξη για ευέλικτη αρχιτεκτονική TCP/IP.
• Η προσθήκη περισσότερων συστημάτων σε ένα δίκτυο είναι εύκολη.
• Στη σουίτα πρωτοκόλλων TCP/IP, το δίκτυο παραμένει άθικτο μέχρι να λειτουργήσουν σωστά οι μηχανές προέλευσης και προορισμού.
• Το TCP είναι ένα πρωτόκολλο προσανατολισμένο στη σύνδεση.
• Το TCP προσφέρει αξιοπιστία και διασφαλίζει ότι τα δεδομένα που φτάνουν εκτός σειράς επανατοποθετούνται στην κατάλληλη σειρά.
• Το TCP σάς επιτρέπει να εφαρμόσετε έλεγχο ροής, επομένως ένας αποστολέας δεν κατακλύζει ποτέ έναν παραλήπτη με δεδομένα.

Τέσσερα επίπεδα μοντέλου TCP/IP

Σε αυτήν την ενότητα, εξηγούμε τα διαφορετικά επίπεδα και τις λειτουργίες τους στο μοντέλο TCP/IP.

Το παρακάτω διάγραμμα δείχνει τα τέσσερα επίπεδα TCP/IP στοιβαγμένα ως ένα εννοιολογικό μοντέλο, από το επίπεδο εφαρμογής στην κορυφή έως το επίπεδο διεπαφής δικτύου:

Η λειτουργικότητα του μοντέλου TCP/IP χωρίζεται σε τέσσερα επίπεδα, καθένα από τα οποία περιλαμβάνει συγκεκριμένα πρωτόκολλα.

Το TCP/IP είναι ένα σύστημα αρχιτεκτονικής σε επίπεδα στο οποίο κάθε επίπεδο ορίζεται σύμφωνα με μια συγκεκριμένη λειτουργία που πρέπει να εκτελέσει. Και τα τέσσερα επίπεδα TCP/IP συνεργάζονται για να transmit τα δεδομένα από το ένα επίπεδο στο άλλο.

Το ακόλουθο διάγραμμα αντιστοιχίζει καθένα από τα τέσσερα επίπεδα με τα πρωτόκολλα που λειτουργούν μέσα σε αυτό:

• Επίπεδο εφαρμογής
• Μεταφορικό επίπεδο
• Internet Layer
• Διασύνδεση δικτύου

Επίπεδο εφαρμογής

Το επίπεδο εφαρμογής αλληλεπιδρά με ένα πρόγραμμα εφαρμογής, το οποίο αποτελεί το υψηλότερο επίπεδο του μοντέλου. Αυτό το επίπεδο είναι το πιο κοντινό στον τελικό χρήστη, πράγμα που σημαίνει ότι επιτρέπει στους χρήστες να αλληλεπιδρούν με άλλες εφαρμογές λογισμικού.

Το επίπεδο εφαρμογής αλληλεπιδρά με εφαρμογές λογισμικού για να υλοποιήσει ένα στοιχείο επικοινωνίας. Η ερμηνεία των δεδομένων από το πρόγραμμα εφαρμογής είναι πάντα εκτός του πεδίου εφαρμογής του μοντέλου.

Παραδείγματα του επιπέδου εφαρμογής είναι εφαρμογές όπως η μεταφορά αρχείων, το email και η απομακρυσμένη σύνδεση.

Οι λειτουργίες του επιπέδου εφαρμογής είναι:

• Το επίπεδο εφαρμογής σάς βοηθά να εντοπίσετε συνεργάτες επικοινωνίας, να προσδιορίσετε τη διαθεσιμότητα πόρων και να συγχρονίσετε την επικοινωνία.
• Επιτρέπει στους χρήστες να συνδέονται σε έναν απομακρυσμένο κεντρικό υπολογιστή.
• Αυτό το επίπεδο παρέχει διάφορες υπηρεσίες ηλεκτρονικού ταχυδρομείου.
• Προσφέρει κατανεμημένες πηγές βάσεων δεδομένων και πρόσβαση σε παγκόσμιες πληροφορίες σχετικά με διάφορα αντικείμενα και υπηρεσίες.

Μεταφορικό επίπεδο

Το επίπεδο μεταφοράς βασίζεται στο επίπεδο διαδικτύου για να παρέχει μεταφορά δεδομένων από μια διεργασία σε μια μηχανή προέλευσης σε μια διεργασία σε μια μηχανή προορισμού. Φιλοξενείται χρησιμοποιώντας ένα ή πολλαπλά δίκτυα και διατηρεί τις λειτουργίες ποιότητας υπηρεσίας.

Καθορίζει πόσα δεδομένα πρέπει να αποστέλλονται, πού και με ποιο ρυθμό. Αυτό το επίπεδο βασίζεται στα μηνύματα που λαμβάνονται από το επίπεδο εφαρμογής. Βοηθά να διασφαλιστεί ότι οι μονάδες δεδομένων παραδίδονται χωρίς σφάλματα και με τη σειρά.

Το επίπεδο μεταφοράς σάς βοηθά να ελέγχετε την αξιοπιστία μιας σύνδεσης μέσω ελέγχου ροής, ελέγχου σφαλμάτων και τμηματοποίησης ή αποτμηματοποίησης.

Το επίπεδο μεταφοράς προσφέρει επίσης μια επιβεβαίωση επιτυχούς μετάδοσης δεδομένων και στέλνει το επόμενο τμήμα δεδομένων εάν δεν προκύψουν σφάλματα. Το TCP είναι το πιο γνωστό παράδειγμα του επιπέδου μεταφοράς.

Σημαντικές λειτουργίες του επιπέδου μεταφοράς:

• Χωρίζει το μήνυμα που λαμβάνεται από το επίπεδο εφαρμογής σε τμήματα και τα αριθμεί για να δημιουργήσει μια ακολουθία.
• Το επίπεδο μεταφοράς διασφαλίζει ότι το μήνυμα παραδίδεται στη σωστή διεργασία στον υπολογιστή προορισμού.
• Επίσης, διασφαλίζει ότι ολόκληρο το μήνυμα φτάνει χωρίς κανένα σφάλμα. Διαφορετικά, θα πρέπει να επαναληφθεί.transmitξυραίνω χόρτα.

Internet Layer

Το επίπεδο διαδικτύου είναι το δεύτερο επίπεδο του μοντέλου TCP/IP. Είναι επίσης γνωστό ως επίπεδο δικτύου. Η κύρια εργασία αυτού του επιπέδου είναι η αποστολή πακέτων από οποιοδήποτε δίκτυο και από οποιονδήποτε υπολογιστή, μέχρι να φτάσουν στον προορισμό, ανεξάρτητα από τη διαδρομή που ακολουθούν.

Το επίπεδο διαδικτύου προσφέρει τη λειτουργική και διαδικαστική μέθοδο για τη μεταφορά ακολουθιών δεδομένων μεταβλητού μήκους από έναν κόμβο σε έναν άλλο με τη βοήθεια διαφόρων δικτύων.

Η παράδοση μηνυμάτων στο επίπεδο διαδικτύου δεν είναι εγγυημένη ως αξιόπιστη.

Τα πρωτόκολλα διαχείρισης επιπέδων που ανήκουν σε αυτό το επίπεδο είναι:

• Πρωτόκολλα δρομολόγησης
• Διαχείριση ομάδας πολλαπλών εκπομπών
• Ανάθεση διευθύνσεων επιπέδου δικτύου

Το επίπεδο διεπαφής δικτύου

Το επίπεδο διεπαφής δικτύου είναι το κατώτερο επίπεδο του τετραπλού μοντέλου TCP/IP. Αυτό το επίπεδο ονομάζεται επίσης επίπεδο πρόσβασης δικτύου. Ορίζει τις λεπτομέρειες για το πώς πρέπει να αποστέλλονται τα δεδομένα μέσω του δικτύου.

Περιλαμβάνει επίσης τον τρόπο με τον οποίο τα bit θα πρέπει να σηματοδοτούνται οπτικά από συσκευές υλικού που διασυνδέονται απευθείας με ένα μέσο δικτύου, όπως ομοαξονικά καλώδια, οπτικές ίνες ή καλώδια συνεστραμμένου ζεύγους.

Αυτό το επίπεδο είναι ένας συνδυασμός των επιπέδων σύνδεσης δεδομένων και των φυσικών επιπέδων που ορίζονται στο μοντέλο αναφοράς OSI. Ορίζει τον τρόπο με τον οποίο τα δεδομένα πρέπει να αποστέλλονται φυσικά μέσω του δικτύου και είναι υπεύθυνο για τη μετάδοση δεδομένων μεταξύ δύο συσκευών στο ίδιο δίκτυο.

Διαφορές μεταξύ μοντέλων OSI και TCP/IP

Η παρακάτω εικόνα συγκρίνει το μοντέλο OSI επτά επιπέδων με το μοντέλο TCP/IP τεσσάρων επιπέδων δίπλα-δίπλα:

Ακολουθούν ορισμένες σημαντικές διαφορές μεταξύ των Μοντέλο OSI και TCP/IP:

Μοντέλο OSI	Μοντέλο TCP/IP
Αναπτύσσεται από τον Διεθνή Οργανισμό Τυποποίησης (ISO).	Αναπτύσσεται από το ARPANET (Δίκτυο Οργανισμών Προηγμένων Ερευνητικών Έργων).
The Μοντέλο OSI παρέχει μια σαφή διάκριση μεταξύ διεπαφών, υπηρεσιών και πρωτοκόλλων.	Το TCP/IP δεν έχει σαφή διακριτικά σημεία μεταξύ υπηρεσιών, διεπαφών και πρωτοκόλλων.
Το OSI αναφέρεται στη Διασύνδεση Ανοικτών Συστημάτων.	Το TCP αναφέρεται σε Transmission Πρωτόκολλο ελέγχου.
Το OSI χρησιμοποιεί το επίπεδο δικτύου για να ορίσει πρότυπα και πρωτόκολλα δρομολόγησης.	Το TCP/IP χρησιμοποιεί μόνο το επίπεδο του Διαδικτύου.
Το OSI ακολουθεί μια κάθετη προσέγγιση.	Το TCP/IP ακολουθεί μια οριζόντια προσέγγιση.
Το OSI χρησιμοποιεί δύο ξεχωριστά επίπεδα, το φυσικό επίπεδο και το επίπεδο σύνδεσης δεδομένων, για να ορίσει τη λειτουργικότητα των κάτω επιπέδων.	Το TCP/IP χρησιμοποιεί μόνο ένα επίπεδο (σύνδεσμος).
Το OSI έχει επτά επίπεδα.	Το TCP/IP έχει τέσσερα επίπεδα.
Στο μοντέλο OSI, το επίπεδο μεταφοράς είναι προσανατολισμένο μόνο στη σύνδεση.	Ένα επίπεδο του μοντέλου TCP/IP είναι ταυτόχρονα προσανατολισμένο στη σύνδεση και χωρίς σύνδεση.
Στο μοντέλο OSI, το επίπεδο σύνδεσης δεδομένων και το φυσικό επίπεδο είναι ξεχωριστά.	Στο TCP/IP, τα φυσικά επίπεδα και τα επίπεδα σύνδεσης δεδομένων συνδυάζονται σε ένα ενιαίο επίπεδο κεντρικού υπολογιστή προς δίκτυο.
Τα επίπεδα συνεδρίας και παρουσίασης αποτελούν μέρος του μοντέλου OSI.	Δεν υπάρχει επίπεδο συνεδρίας και παρουσίασης στο μοντέλο TCP/IP.
Ορίζεται μετά την έλευση του Διαδικτύου.	Ορίστηκε πριν από την έλευση του Διαδικτύου.
Το ελάχιστο μέγεθος της κεφαλίδας OSI είναι 5 byte.	Το ελάχιστο μέγεθος κεφαλίδας είναι 20 byte.

Τα πιο κοινά πρωτόκολλα TCP/IP

Μερικά ευρέως χρησιμοποιούμενα, πιο κοινά πρωτόκολλα TCP/IP είναι:

TCP

Transmission Το Πρωτόκολλο Ελέγχου είναι ένα πρωτόκολλο Διαδικτύου που διασπά ένα μήνυμα σε τμήματα TCP και τα επανασυναρμολογεί στην πλευρά λήψης.

IP

Μια διεύθυνση πρωτοκόλλου Διαδικτύου, γνωστή και ως διεύθυνση IP, είναι μια αριθμητική ετικέτα. Αντιστοιχίζεται σε κάθε συσκευή που είναι συνδεδεμένη σε ένα δίκτυο υπολογιστών που χρησιμοποιεί την IP για επικοινωνία. Η λειτουργία δρομολόγησής της επιτρέπει τη διασύνδεση και ουσιαστικά δημιουργεί το Διαδίκτυο. Ο συνδυασμός IP με TCP επιτρέπει την ανάπτυξη μιας εικονικής σύνδεσης μεταξύ μιας πηγής και ενός προορισμού.

HTTP

Το Πρωτόκολλο Μεταφοράς Υπερκειμένου (Hypertext Transfer Protocol) αποτελεί τη βάση του Παγκόσμιου Ιστού. Χρησιμοποιείται για τη μεταφορά ιστοσελίδων και άλλων πόρων από τον διακομιστή HTTP ή τον διακομιστή ιστού στον πελάτη ιστού ή στον πελάτη HTTP. Κάθε φορά που χρησιμοποιείτε ένα πρόγραμμα περιήγησης ιστού, όπως π.χ. Google Chrome or Firefox, χρησιμοποιείτε ένα πρόγραμμα-πελάτη ιστού. Το HTTP βοηθά στη μεταφορά των ιστοσελίδων που ζητάτε από τους απομακρυσμένους διακομιστές.

SMTP

Το SMTP σημαίνει Simple (Απλό) Mail Πρωτόκολλο Μεταφοράς. Αυτό το πρωτόκολλο υποστηρίζει ηλεκτρονικό ταχυδρομείο και σας βοηθά να στέλνετε δεδομένα σε άλλη διεύθυνση ηλεκτρονικού ταχυδρομείου.

SNMP

Το SNMP σημαίνει Simple Network Management Protocol (Simple Network Management Protocol). Είναι ένα πλαίσιο που χρησιμοποιείται για τη διαχείριση συσκευών στο διαδίκτυο χρησιμοποιώντας το πρωτόκολλο TCP/IP.

DNS

Το DNS σημαίνει Σύστημα Ονομάτων Τομέα (Domain Name System). Μια διεύθυνση IP χρησιμοποιείται για τον μοναδικό προσδιορισμό της σύνδεσης ενός κεντρικού υπολογιστή στο διαδίκτυο. Ωστόσο, οι χρήστες προτιμούν να χρησιμοποιούν ονόματα αντί για διευθύνσεις και το DNS παρέχει αυτόν τον χάρτη.ping.

TELNET

Το TELNET σημαίνει Δίκτυο Τερματικών (Terminal Network). Δημιουργεί μια σύνδεση μεταξύ του τοπικού και του απομακρυσμένου υπολογιστή με τέτοιο τρόπο ώστε να μπορείτε να προσομοιώσετε το τοπικό σας σύστημα στο απομακρυσμένο σύστημα.

fTP

Το FTP σημαίνει File Transfer Protocol. Είναι ένα τυπικό πρωτόκολλο που χρησιμοποιείται κυρίως για transmitμεταφορά αρχείων από το ένα μηχάνημα στο άλλο.

Πλεονεκτήματα του μοντέλου TCP/IP

Ακολουθούν τα πλεονεκτήματα και τα οφέλη της χρήσης του μοντέλου TCP/IP:

• Σας βοηθά να δημιουργήσετε μια σύνδεση μεταξύ διαφορετικών τύπων υπολογιστών.
• Λειτουργεί ανεξάρτητα από το λειτουργικό σύστημα.
• Υποστηρίζει έναν αριθμό πρωτοκόλλων δρομολόγησης.
• Επιτρέπει τη διασύνδεση μεταξύ οργανισμών.
• Διαθέτει εξαιρετικά επεκτάσιμη αρχιτεκτονική client-server.

Μειονεκτήματα του μοντέλου TCP/IP

Ακολουθούν ορισμένα μειονεκτήματα της χρήσης του μοντέλου TCP/IP:

• Το TCP/IP είναι ένα πολύπλοκο μοντέλο για εγκατάσταση και διαχείριση.
• Η επιβάρυνση του TCP/IP είναι υψηλότερη από αυτή του IPX (Internetwork Packet Exchange).
• Σε αυτό το μοντέλο, το επίπεδο μεταφοράς δεν εγγυάται την παράδοση των πακέτων.
• Η αντικατάσταση ενός πρωτοκόλλου στο TCP/IP δεν είναι εύκολη.
• Δεν έχει σαφή διαχωρισμό των υπηρεσιών, των διεπαφών και των πρωτοκόλλων του.

Συχνές Ερωτήσεις