Что такое модель TCP/IP и почему она лежит в основе современных сетей

Модель TCP/IP лежит в основе современных сетей, потому давайте разберемся в этом термине детальнее. Стек или набор протоколов TCP/IP – это всего лишь набор правил для обмена данными.

Принцип работы данного протокола достаточно прост и его можно сравнить с работой обычной почты. Каждая машина в сети Интернет имеет свой адрес или IP. Этот интернет адрес состоит из четырех десятичных чисел, и они разделены точкой, например – 234.3.0.1. Но обмениваются данными не компьютеры, а работающие на них приложения. Каждое приложение может иметь стандартный номер: веб сервис привязан к порту 80, и так далее.

Таким образом имея адрес порта и IP, можно осуществлять передачу нужных пакетов информации. Номер порта и IP называется сокетом. Обычно коммуникация происходит по схеме клиент-сервер.

Архитектура TCP/IP

Архитектура TCP/IP состоит из четырех основных уровней: прикладного, транспортного, интернет-уровня, и доступа к сети. Каждый имеет свою уникальную функцию, прикладной гарантирует взаимодействие программы с сетью, транспортный нужен для передачи данных, на интернет-уровне осуществляется маршрутизация, и последний уровень гарантирует физическую передачу информации.

Протокол TCP гарантирует что информация будет доставлена в корректном порядке, а IP определяет нужный маршрут. Подобная модель является достаточно масштабируемой и гибкой, потому и часто применяется в современный технологиях.

Ключевые протоколы TCP/IP: как они работают в связке

TCP vs UDP

TCP и UDP – это протоколы транспортного уровня, который находится над сетевым. На данном уровне добавляется порт получателя и отправителя. TCP протокол гарантирует надежную передачу, сначала происходит процесс рукопожатия, а далее осуществляется реальная передача пакетов.

UDP – протокол который не устанавливает соединение как TCP и потому не гарантирует правильный порядок или доставку пакетов. Данный протокол использует меньше ресурсов, потому чаще применяется в задачах, где главное не надежность, а скорость.

IP-протокол

IP-протокол относится к сетевому уровню, и его основная задача состоит в доставке IP пакетов от машины отправителя к машине получателя. Этот протокол не нуждается в информации касательно номеров портов, потому на данном уровне еще не понятно какому приложению адресована информация и была ли она доставлена.

IP тесно взаимодействует с UDP и TCP, в данной связи IP – это базовый уровень передачи, а UDP и TCP расширяют функции в зависимости от требований надежности или скорости.

HTTP, HTTPS, FTP и DNS

HTTP, HTTPS, FTP и DNS протоколы функционируют на прикладном уровне и гарантируют взаимодействие юзера с сетью. HTTP нужен для передачи данных между сервером и браузером. HTTPS – более защищенная версия, которая использует SSL/TLS для шифрования данных. FTP нужен для передачи файлов между машинами.

DNS нужен для преобразования доменного имени в IP для маршрутизации пакетов по сети. Все эти протоколы функционируют поверх TCP или UDP.

Как данные проходят путь от клиента к серверу

Инкапсуляция данных на каждом уровне

Когда данные проходят от клиента к серверу на каждом из четырех уровней они проходят процесс инкапсуляции. Это значит, что данные завёртываются в специальный протокол для гарантирования корректности доставки.

В момент, когда пакет доходит до сервера, осуществляется обратный процесс деинкапсуляции. В данном варианте снимаются соответствующие заголовки и сервер получает исходящие данные.

Маршрутизация пакетов в реальной сети

Маршрутизация – это процесс, при котором данные проходят через несколько сетевых устройств прежде, чем попасть к получателю. Маршрутизаторы анализируют IP-адрес назначения, и определяют более оптимальный маршрут. В TCP/IP маршрутизация основана на нужных протоколах и таблицах маршрутов, которые обновляют информацию о сетевой топологии.

Часто спрашивают: Как перенести сайт на MODX на новый хостинг без потерь

Сравнение TCP/IP и OSI: в чем разница и что используется на практике

4 уровня TCP/IP против 7 уровней OSI

TCP/IP состоит из уровня доступа к сети (Wi-Fi, Ethernet), интернет-уровня (адресация и маршрутизация пакетов), транспортного уровня (передача данных между приложениями), и прикладного уровня (гарантирует работу приложений с сетью).

В свою очередь OSI имеет физический уровень, канальный, сетевой, транспортный, сеансовый, уровень представления, и прикладной. OSI имеет больше детализированных уровней и служит как теоретический стандарт для проектирования сетей. Тогда как, TCP/IP ориентирован на практическое использование в сети.

Почему TCP/IP стал стандартом де-факто

TCP/IP используется в сетевых технологиях из-за гибкости, практичности, и масштабируемости. Он гарантирует более надежную передачу данных, и включает протоколы IP, TCP, UDP, HTTP, которые можно сразу внедрить и использовать.