МИНОБРНАУКИ РФ Федеральное государственное образовательное учреждение высшего образования «Юго-Западный государственный университет» Факультет фундаментальной и прикладной информатики Кафедра информационной безопасности Практическая работа №2 по дисциплине «Сети и системы передачи информации» Тема: «ПОНЯТИЕ СЕТЕВЫХ ПРОТОКОЛОВ. ПРОТОКОЛЫ TCP, UDP» Выполнил: студент группы ИБ-91б Ямников Д. С. Проверил: Терещенко Е.М Курск 2022 ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ Понятие протоколов Набором правил для специфического типа связи называется сетевой протокол. Протоколы зачастую описывают лишь разные стороны одного типа связи; взятые вместе, они образуют стек протоколов. Названия «протокол» и «стек протоколов» также указывают на программное обеспечение, которым реализуется протокол. Новые протоколы для Интернета определяются Internet Engineering Task Force – проблемная группа проектирования Internet, а прочие протоколы – IEEE или ISO. ITU-T (International Telecommunication Union, ITU) занимается телекоммуникационными протоколами и форматами. Эталонная модель OSI Открытая сетевая модель OSI (Open Systems Interconnection model) состоит из семи уровней. Что это за уровни, как устроена модель и какова ее роль при построении сетей — в статье. Модель OSI является эталонной. Эталонная она потому, что полное название модели выглядит как «Basic Reference Model Open Systems Interconnection model», где Basic Reference Model означает «эталонная модель». Сетевая модель OSI имеет семь уровней, иерархически расположенных от большего к меньшему. То есть, самым верхним является седьмой (прикладной), а самым нижним — первый (физический). Модель OSI разрабатывалась еще в 1970-х годах, чтобы описать архитектуру и принципы работы сетей передачи данных. Важно помнить, что данные передаются не только по сети интернет, но и в локальных сетях с помощью проводных или беспроводных соединений. В процессе передачи данных всегда участвуют устройство-отправитель, устройство-получатель, а также сами данные, которые должны быть переданы и получены. С точки зрения рядового пользователя задача элементарна — нужно взять и отправить эти данные. Все, что происходит при отправке и приеме данных, детально описывает семиуровневая модель OSI. На седьмом уровне информация представляется в виде данных, на первом — в виде бит. Процесс, когда информация отправляется и переходит из данных в биты, называется инкапсуляцией. Обратный процесс, когда информация, полученная в битах на первом уровне, переходит в данные на седьмом, называется декапсуляцией. На каждом из семи уровней информация представляется в виде блоков данных протокола — PDU (Protocol Data Unit). Инкапсуляция и обработка пакетов При продвижении пакета с данными прикладного процесса по уровням сверху вниз каждый новый уровень добавляет к пакету свою служебную информацию в виде заголовка и, возможно, окончания (трейлера) - информации, помещаемой в конец сообщения. Эта операция называется инкапсуляцией данных верхнего уровня в пакет нижнего уровня. Служебная информация предназначается для объекта того же уровня на удаленном компьютере, ее формат и интерпретация определяются протоколом данного уровня. Данные, приходящие с верхнего уровня, могут представлять собой пакеты с уже инкапсулированными данными еще более верхнего уровня. При получении пакета от нижнего уровня он разделяется на заголовок, трейлер и данные. Служебная информация из заголовка и трейлера анализируется, и в соответствии с ней принимается решение, что делать с данными, содержащимися в полученном пакете. Одним из вариантов является направление данных одному из объектов верхнего уровня (какому именно - должно быть указано в проанализированной служебной информации). Тот, в свою очередь, рассматривает эти данные как пакет со своей служебной информацией и данными для еще более верхнего уровня, и процедура повторяется, пока пользовательские данные, очищенные от всей служебной информации, не достигнут прикладного процесса. Но есть возможность, что пакет не будет проведен до самого верхнего уровня (например, если данный компьютер представляет собой промежуточную станцию на пути между отправителем и получателем). В этом случае объект соответствующего уровня при анализе служебной информации заметит, что пакет на этом уровне адресован не ему. Тогда объект выполнит необходимые действия для перенаправления пакета к месту назначения или возврата отправителю с сообщением об ошибке, но в любом случае не будет продвигать данные на верхний уровень. Стек протоколов TCP/IP Стек протоколов TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol, протокол управления передачей/протокол интернета) — сетевая модель, описывающая процесс передачи цифровых данных. Она названа по двум главным протоколам, по этой модели построена глобальная сеть — интернет. Сейчас это кажется невероятным, но в 1970-х информация не могла быть передана из одной сети в другую, с целью обеспечить такую возможность был разработан стек интернет-протоколов также известный как TCP/IP. Разработкой этих протоколов занималось Министерство обороны США, поэтому иногда модель TCP/IP называют DoD (Department of Defence) модель. Если вы знакомы с моделью OSI, то вам будет проще понять построение модели TCP/IP, потому что обе модели имеют деление на уровни, внутри которых действуют определенные протоколы и выполняются собственные функции. Понятие сетевых портов и сокетов Любые два сетевых процесса могут идентифицировать друг друга при помощи 3-х компонент: ip-адрес, протокол(TCP/UDP), порт. Часто данные компоненты носят название сокетами. Сокеты – это название программного интерфейса для обеспечения информационного обмена между процессами. Т.е. для прикладных сетевых процессов взаимодействие осуществляется через сокеты. Более детально сокеты мы 16 будем изучать на последующих занятиях. Порт – параметр протоколов TCP и UDP, определяющий пункт назначения для данных, принимаемых по сети. Порту сопоставляется номер от 1 до 65535, позволяющие различным программам, выполняемым на одном хосте, получать данные независимо друг от друга. В этом случае каждая из них обрабатывает данные, поступающие на определённый порт (иногда говорят, что программа «слушает» на том или ином порту). Согласно IP, в каждом пакете присутствуют IP адрес узла-источника и IP адрес узла-назначения. В TCP/UDP пакетах дополнительно указываются порт источника и порт назначения. Узел назначения, получив пакет, смотрит на порт назначения и передает пакет соответствующему у себя приложению. Использование портов позволяет независимо использовать TCP/UDP протокол сразу многим приложениям на одном и том же компьютере. Для сетевых приложений нотация указания порта следующая: «ip:port». На самом деле сетевой порт – это всего лишь числовой параметр в сетевом пакете протоколов TCP и UDP. Такие понятия как «открыть порт» означают что пакеты адресованные на данный порт будут приниматься на обработку. Порты из диапазона 1-1024 являются привилегированными. Называются они так, потому что для их открытия (и, соответственно, запуска соответствующих сетевых сервисов) на большинстве ОС требуются права системного администратора.