3.13 Система основных транспортных протоколов Internet

Рассмотрим систему основных протоколов глобальных сетей немного подробнее. Говорю немного, т.к. на самом деле, их детальное описание занимает не одну тысячу страниц текста с описанием стандартов, иллюстрациями и фрагментами программного кода на всех известных алгоритмических языках. Мы ограничимся лишь некоторым поверхностным терминологическим ознакомлением.

Все протоколы глобальных сетей предназначены для организации обмена информацией и функционирования определенного рода сервисных возможностей. Многие из них были созданы, непосредственно, для организации строго определенной сервисной информационной системы, другие – для предоставления более глобальных возможностей всей системе протоколов или сети в целом. В общем случае различат транспортные протоколы, основным назначением которых является доставка пакетов; протоколы маршрутизации и межсетевого взаимодействия и сервисные протоколы или протоколы высокого уровня, при помощи которых осуществляется реализация и взаимодействие определенных сервисных систем, используемые пользователями в прикладных задачах.

Все протоколы операционных систем обслуживаются своими драйверами и/или демон-процессами, осуществляющими постоянный мониторинг или активирующимися при наступлении определенного события, либо при получении сообщения заданного вида. Кроме того, транспортные протоколы организуют структуру, называемую стеком протокола, которая предназначена для мультиплексной обработки нескольких пакетов в многозадачной и многопользовательской сетевой среде. При этом все сервисные протоколы и протоколы маршрутизации работают на основе транспортных протоколов, т.к. для осуществления их функций необходимо нормальное прохождение пакетов, обеспечиваемое транспортными протоколами. Поэтому, кроме стека конкретного протокола, в многозадачных системах существует еще одна структура, называемая стеком протоколов. Стек протоколов строится конкретным приложением, осуществляющим определенные сервисные действия. Однако, многие операционные системы реализуют комплексные библиотеки сетевого взаимодействия, поддерживающие сразу несколько протоколов и организующие их стеки.

Основу транспортных протоколов для топологии Ethernet составляют протоколы TCP и UDP, а для физического подключения по коммутируемым и выделенным телефонным линиям – SLIP, CSLIP и PPP. Одним из основных протоколов маршрутизации является RIP. Сервисных протоколов достаточно много, т.к. они соответствуют каждому сервису, поэтому их уместнее рассматривать совместно с их сервисом.

3.14 Протокол udp (User Datagram Protocol)

Протокол UDP является одним из основных транспортных протоколов. Он работает непосредственно с IP-пакетами и осуществляет их мультиплексирование между различными программами и процессами. Основным понятием данного протокола, добавляемым им к IP является порт назначения пакета. Порт представляет собой некий канал, посредством которого происходит обмен информацией. Работа с таким каналом осуществляется по типу именованных каналов, т.е. сколько сообщений с одной стороны в канал записано, столько с другой стороны будет считано. Такая схема идеально подходит для организации архитектуры приложений по типу клиент-сервер. При этом, сервер осуществляет мультиплексную обработку для каждого клиента одного и того же порта. Как и большинство других транспортных протоколов межсетевого взаимодействия, протокол UDP осуществляет инкапсуляцию IP-пакетов. Он добавляет к стандартным IP-пакетам заголовок, содержащий, кроме прочей информации, номер порта. При работе по данному протоколу IP-пакеты первичного сообщения не разбиваются и не объединяются. Обмен осуществляется с постоянным контролем поступления блоков данных (датаграмм) в канал со стороны сервера и клиента и, если скорость их поступления больше скорости чтения из порта, то некоторые данные могут быть потеряны. Поэтому, протокол UDP называют протоколом с ненадежной доставкой пакетов, вся ответственность за синхронизацию и обработку канала в котором ложится на приложения, осуществляющие взаимодействие. По протоколу UDP работают такие известные системы как NFS (Network File System) – распределенная сетевая файловая система, TFTP (Trivial File Transfer Protocol) – простой протокол передачи файлов, RPC (Remote Procedure Call) – протокол удаленного выполнения команд и SNMP (Simple Network Management Protocol) – протокол удаленного управления сетью. Однако, основным применением данного транспортного протокола является организация высокоуровневых протоколов локальных сетей.