TCP / IP-modell med forskjellige lag

tcp ip model with different layers

En komplett guide til lag av TCP / IP-modell:

Vi lærte alt om Brannmur sikkerhet i vår forrige opplæring. Her, i denne opplæringen, vil vi lære om TCP / IP-modell.

TCP / IP-modellen refererer til overføringsstyringsprotokoll og internettprotokoll.

Den nåværende Internett-modellen bruker denne nettverksmodellen for kommunikasjonsformål. Les gjennom Opplæringsveiledninger om nettverk for klar forståelse av konseptet.

Disse protokollene er ganske enkelt en kombinasjon av reglene som regulerer hver kommunikasjon over nettverket. Disse bestemmer i sin tur veien som skal følges for kommunikasjon mellom kilde og destinasjon eller internett.

TCP / IP-modellen består av fire lag som avslutter den samlede kommunikasjonsprosessen. I denne opplæringen vil vi se nærmere på funksjonaliteten til hvert lag.

Som programvaretester er det nødvendig å ha medfølelse med TCP / IP-modellen, ettersom programvareapplikasjonene fungerer på det øverste laget, dvs. applikasjonslaget til denne modellen.

Hva du vil lære:

• Nettverksarkitektur
• Funksjoner for hvert lag i TCP / IP-modell
  • Network Access Layer
  • Internett-lag
    • Internett protokoll
    • IPV4-topptekst
  • Transportlag
    • TCP
    • User Datagram Protocol (UDP):
  • Applikasjonslag
  • Konklusjon
  • Anbefalt lesing

Nettverksarkitektur

Firelagsarkitekturen er som følger:

Protokoller og nettverk som brukes i denne nettverksmodellen er vist i figuren nedenfor:

La oss oppsummere protokollene og hovedbruken til hvert lag i TCP / IP-modellen ved hjelp av diagrammet nedenfor.

Funksjoner for hvert lag i TCP / IP-modell

Nedenfor vises de forskjellige funksjonene til hvert lag i TCP / IP-modellen.

Network Access Layer

Funksjonene til nettverkstilgangslaget er gitt nedenfor:

• Dette er det nederste laget av TCP / IP-modellen, og det inkluderer all funksjonaliteten til det fysiske laget og datalinklaget til OSI-referansemodellen.
• Dermed karakteriserer den protokollene, maskinvaren og media som skal brukes til kommunikasjon.
• Datapakker fra Internett-laget sendes til dette laget for sending til destinasjonen over et fysisk medium.
• Hovedoppgaven til dette laget er å kombinere databytes i rammer og gi noen mekanisme for overføring av IP-dataramme over det fysiske mediet.
• Punkt-til-punkt (PPP) er protokollen som brukes til å knytte punkt-til-punkt-kobling over leide linjer. Den er også distribuert for å gi tilkobling mellom sluttbruker og internettleverandører via modemer. Den støtter også for klargjøring av IP-adresser over PPP-lenker.
• De fleste sluttbrukere foretrekker en Ethernet-kobling som bare fungerer på Ethernet-datalinkprotokoll. Dermed opprettes PPP over Ethernet som tillater at innkapslede datarammer sendes inne i Ethernet-rammer.
• PPPoE bygger opp en tunnel mellom sluttbrukerens nettverksenheter som ruteren og ISP-ruteren. Deretter sender ruteren PPP-rammer over den tunnelen ettersom tunnelen fungerer som en punkt-til-punkt-kobling mellom ruterne. Nå overføres data også over WAN-nettverk på grunn av denne teknologien.
• PPP bruker også autentiseringsprosessen for å kontrollere ansvarligheten for bruk av data med ISP-er. Metodene inkluderer passordgodkjenningsprotokoll (PAP) og kanalhåndtrykkgodkjenningsprotokoll (CHAP).

Internett-lag

• Det andre laget fra bunnen er Internett-laget.
• Når dataene er segmentert av TCP eller UDP ved å legge til de tilsvarende overskriftene i datapakken, vil de sende dem ned til det nederste laget for videre kommunikasjon.
• Destinasjonsverten som datapakken er bestemt til, kan ligge i et annet nettverk hvis vei kan nås ved å gå gjennom forskjellige rutere. Det er internettlagets plikt å tilordne de logiske adressene og dirigere datapakkene effektivt til destinasjonsnettverket.
• Internet layer (IP) er den mest populære protokollen som brukes til å utføre denne oppgaven.

Internett protokoll

Formålet med denne protokollen er å dirigere datapakkene til destinasjonen i henhold til informasjonen i pakkeoverskriften ved å følge et sett med protokoller.

Ved å legge til en overskrift som har IP-adressen til kilden og destinasjonen, blir segmentet mottatt fra TCP eller UDP konvertert til PDU kjent som en pakke. Når pakken kommer til ruteren, ser den på destinasjonsadressen i overskriften og videresender deretter pakken tilsvarende til neste ruteren for å nå målet.

La oss forstå dette med et eksempel:

I figuren nedenfor, når vert A vil kommunisere med vert B, vil den ikke bruke noen rutingsprotokoll ettersom begge er i samme nettverksområde som har IP-adressene til samme sett.

Men hvis vert A vil sende en pakke til vert C, oppdager den ved hjelp av protokollen at destinasjonsverten er fra et annet nettverk. Dermed vil formatet ovenfor se opp i rutetabellen for å finne ut neste hoppadresse for å nå ut til destinasjonen.

I dette tilfellet vil vert A nå verten C via ruteren A, B og C. Ettersom ruteren C er direkte koblet til et destinasjonsnettverk via en bryter, blir pakken levert til verten C.

Ruteren får all rutingrelatert informasjon fra IP-topptekstfeltene. Nettverkslaget av TCP / IP (datalinklag) vil være ansvarlig for levering til slutt av datapakkene.

Pakkestrøm i Internet Protocol

IPV4-topptekst

• Versjon: IPV4 har versjonsnummer 4.
• Topplengde: Den viser størrelsen på overskriften.
• DS-felt: DS-feltet står for differensierte tjenestefelt og er distribuert for å konstruere pakker.
• Total lengde: Det angir størrelsen på overskriften pluss størrelsen på datapakken.
• Identifikasjon: Dette feltet brukes for fragmentering av datapakker og for tildeling av hvert felt og hjelper derved til å konstruere den originale datapakken.
• Flagg: Brukes til å betegne fragmenteringsprosedyren.
• Fragmentforskyvning: Det indikerer fragmentnummeret og kildeverten som bruker dem til å omorganisere fragmenterte data i riktig rekkefølge.
• Tid for å gå: Dette er angitt ved kildeverten.
• Protokoll: Det betegner protokollen som den bruker for overføring av data. TCP har protokollnummer som 6 og UDP har protokollnummer som 17.
• Toppkontrollsum: Dette feltet brukes til feilregistrering.
• Kilde IP-adresse: Det lagrer IP-adressen til kildeslutten.
• Destinasjonens IP-adresse: Det lagrer IP-adressen til destinasjonsverten.

Vi vil diskutere dette i detalj i våre kommende opplæringsprogrammer.

Transportlag

• Dette er det tredje laget fra bunnen som er ansvarlig for den generelle overføringen av data og er nyttig for å etablere en slutt på slutt logisk tilkobling mellom kilde og destinasjonsverten og enhetene i et nettverk.
• To protokoller brukes til å utføre disse oppgavene:
  • Først er Transmission Control Protocol (TCP), som er en tilkoblingsbasert og pålitelig protokoll.
  • For det andre er User datagram protocol (UDP), som er en tilkoblingsfri protokoll.
• Før vi utforsker disse to protokollene dypt, vil vi diskutere begrepet PORT NUMBER som brukes av begge disse protokollene.

Portnummer:

I et nettverk kan en vertsenhet sende eller motta trafikk fra flere kilder samtidig.

I en slik situasjon vil ikke systemet gjenkjenne hvilke av applikasjonene dataene tilhører. TCP- og UDP-protokoller løser disse problemene ved å legge et portnummer i overskriftene. De kjente applikasjonslagsprotokollene er tildelt portnummeret i området 1 til 1024.

Ved kildesiden tildeles hver TCP- eller UDP-økt med et tilfeldig portnummer. IP-adressen, portnummeret og protokolltypen som brukes i kombinasjon, reformerer en stikkontakt i både kilde- og destinasjonsslutt. Ettersom hver stikkontakt er eksklusiv, kan flere verter sende eller motta trafikk med samme tidsintervall.

Tabellen nedenfor viser portnummeret som er tildelt flere applikasjonslagsprotokoller som tilsvarer transportlagsprotokollen.

Flere økter med portnummer

TCP

• Når applikasjonslaget trenger å sirkulere strømmen av enorm trafikk eller data, sender det det til transportsjiktet der TCP utfører end-to-end-kommunikasjon mellom nettverk.
• TCP opprettet opprinnelig en treveis håndtrykkprosess mellom kilden og destinasjonen, og deretter delte den dataene i små biter, kjent som segmenter, og inkluderer en overskrift i hvert segment og videresender den deretter til Internett-laget.

Figuren nedenfor viser formatet til TCP-overskriften.

• Treveis håndtrykk: Det er prosessen som brukes av TCP for å etablere en forbindelse mellom kilde og destinasjonsverten i nettverket. Den brukes til å utføre pålitelig dataoverføring. Den distribuerer SYN- og ACK-flagg med kodebiter i TCP-overskriften for å utføre oppgaven. Den sørger for pålitelig kommunikasjon ved å utføre positiv bekreftelse med re-overføring, og er også kjent som PAR. Systemet som bruker PAR, vil overføre datasegmentet på nytt til det mottar ACK. Hver gang mottakeren forkaster dataene, må avsenderen overføre dataene til den mottar den positive ACK fra mottakeren.

Det er tre trinn med treveis håndtrykk, som er som følger:

1. Trinn 1: Kildeverten A ønsker å etablere en forbindelse med destinasjonsverten B, den overfører et segment med SYN og sekvensnummer, som indikerer at verten A ønsker å initiere en økt med kommunikasjon med vert B og med hvilket sekvensnummer det er definert i det segmentet.
2. Steg 2: Verten B svarer på forespørselen fra vert A med SYN og ACK satt i signalbiten. ACK betegner responsen til det mottatte segmentet og SYN betegner sekvensnummeret.
3. Trinn 3: Verten A anerkjenner svaret fra Vert B og begge etablerer en sikker forbindelse mellom dem og begynner deretter dataoverføring over den.

Som beskrevet i figuren nedenfor, sender kildeverten i treveis håndtrykkprosessen først en TCP-overskrift til destinasjonsverten ved å sette SYN-flagget. Som svar får den tilbake SYN- og bekreftelsesflaggsettet. Destinasjonsverten praktiserer det mottatte sekvensnummeret pluss 1 som bekreftelsesnummer.

beste programmet for å overvåke CPU-temps

TCP IP støtter klientservermodellen til kommunikasjonssystemet.

Treveis håndtrykkprosess

• Datasegmentering :
  • Dette er en av funksjonene i TCP-protokollen. Applikasjonslaget sender et enormt antall data for overføring til destinasjonen til transportlaget. Men transportlaget begrenser størrelsen på dataene som skal sendes på en gang. Dette gjøres ved å dele opp dataene i små segmenter.
  • For å gjenkjenne sekvensen av datasegmenter brukes et sekvensnummer i TCP-overskriften og som beskriver bytenummeret til hele datasegmentet.
• Flytkontroll:
  • Kildeverten vil sende dataene i en klynge av segmenter. TCP-overskriften som har en vindusbit, brukes til å finne ut hvor mange segmenter som kan sendes samtidig. Den brukes til å unnvike den ubetydelige trafikken ved destinasjonsenden.
  • Når økten er startet, er størrelsen på vinduet liten, men når trafikken øker med tiden, kan størrelsen på vinduet bli enormt. Destinasjonsverten kan justere vinduet i samsvar med å kontrollere flyten. Dermed kalles vinduet et skyvevindu.
  • Kilden kan bare overføre antall segmenter som er tillatt av vinduet. For å sende flere segmenter, vil den først vente på en bekreftelse fra mottakersiden når den mottar ACK, og senere kan den forbedre størrelsen på vinduet etter behov.
  • I figuren nedenfor forbedrer destinasjonsverten størrelsen fra 500 til 600 og deretter til 800 etter å ha sendt ACK tilbake til kildeverten.
• Pålitelig levering og feilgjenoppretting :
  • Etter at det siste segmentet i det bestemte vinduet er mottatt av destinasjonen, må det sende en ACK til kildeslutten. ACK-flagget er satt i TCP-overskriften, og ACK-nummeret blir angitt som antatt sekvensnummer for den påfølgende byten. Hvis destinasjonen ikke mottar segmentene i riktig rekkefølge, vil den ikke overføre ACK tilbake til kilden.
  • Dette forklarer kilden at få av segmentene er feilplassert under overføring, og det vil overføre alle segmentene på nytt.
  • I figuren nedenfor er det illustrert at når kilden ikke har mottatt ACK for segmentet med SEQ-nummer 200, sender den dataene på nytt, og etter mottak av ACK sender den neste sekvens av datasegmentet i i samsvar med vindusstørrelsen.
• Bestilt levering :
  • TCP sørger for sekvensiell levering av data til destinasjonen. Den leverer dataene i den rekkefølgen den mottar den fra applikasjonslaget for levering til destinasjonsverten. For å opprettholde bestilt levering bruker den således sekvensnummer under overføring av datasegmenter.
• Tilkoblingsavslutning :
  • Når dataoverføringen mellom kilde og destinasjon er fullført, avslutter TCP økten med å sende FIN- og ACK-flagg og bruker et fireveis håndtrykk for å lukke den.

TCP skyvevindu og pålitelig levering

User Datagram Protocol (UDP):

Det er den upålitelige og tilkoblingsløse protokollen for dataoverføring. I motsetning til TCP genererer den i denne protokollen ikke noe ACK-flagg, derfor vil ikke kildeverten vente på svar fra destinasjonssiden, og den vil overføre dataene uten forsinkelse og vente på ACK.

I et sanntidsscenario brukes UDP når slippingen av datapakkene blir valgt fremfor å vente på pakker for re-overføring. Dermed er det mest brukt i spill, å se på video på nettet, chatte osv. Der anerkjennelse av data ikke er et problem. I disse scenariene finner feilkontroll og korrigering sted på applikasjonslaget.

UDP-overskrift:

• Kildehavn: Den klassifiserer kildeendepakkeinformasjonen som er 16 bit stor.
• Destinasjonsport : Den har også 16 bits i størrelse og brukes til å klassifisere typen datatjeneste på destinasjonsknuten.
• Lengde : Det indikerer den totale størrelsen på UDP-datagrammet. Den maksimale størrelsen på lengdefeltet kan være den totale størrelsen på selve UDP-overskriften.
• Sjekksum : Det lagrer kontrollsummen som evalueres av kildeslutten før overføring. Hvis den ikke har noen verdi, blir alle bitene satt til null.

UDP-applikasjoner :

• Det gir datagram, og det er derfor hensiktsmessig for IP-tunneling og nettverksfilsystem.
• Enkel i bruk, derfor brukes den i DHCP og triviell filoverføringsprotokoll.
• Å være statsløs gjør det effektivt for streaming av medieapplikasjoner som IPTV.
• Også egnet for tale over IP og sanntids streaming-programmer.
• Den støtter multikasten, og det er derfor passende for kringkastingstjenester som Bluetooth og rutinginformasjonsprotokoll.

Applikasjonslag

(i) Dette er det øverste laget av TCP / IP-modellen.

(ii) Den utfører alle oppgavene til et øktlag, presentasjonslag og applikasjonslag av TCP / IP-modellen.

(iii) Den kombinerer funksjonene til grensesnitt med forskjellige applikasjoner, datakoding, dataoversettelse og tilgangstilgang for brukerne til å kommunisere med forskjellige nettverkssystemer.

De vanligste applikasjonslagsprotokollene er definert nedenfor:

# 1) TELNET: Den står for terminalemuleringsprotokoll. Det praktiserer vanligvis tilgang til eksterne applikasjoner. Telnet-serveren som fungerer som verten initierer en telnet-serverapplikasjon for å opprette en forbindelse med den eksterne sluttverten kjent som telnet-klienten.

Etter at forbindelsen er opprettet, blir den presentert for operativsystemet til telnet-serveren. Personene på serverenden bruker tastaturet og musen til å betjene og få tilgang til den fjerne enden verten gjennom TELNET.

# 2) HTTP: Det står for hypertekstoverføringsprotokoll. Det er basen på World Wide Web (WWW). Denne protokollen brukes til å utveksle hypertekst mellom forskjellige systemer. Det er en type forespørsel-svar-protokoll.

For eksempel, Nettleser som Internet Explorer eller Mozilla fungerer som en webklient, og applikasjonsstrømmingen på PCen som er vert for nettstedet vil fungere som en webserver.

Dermed returnerer serveren som tilveiebringer ressursene som HTML-filer og andre funksjoner som klienten krever, en svarmelding til klienten som har innholdet i fullføringsstatusdataene og forespurte data i meldingslinjen.

HTTP-ressurser blir gjenkjent og plassert i nettverket av uniform resource locators (URL’s) som distribuerer URI-metoder (HTTP og https for uniform resource identifiers).

# 3) FTP: Det står for filoverføringsprotokoll. Den brukes til å dele eller overføre filene mellom to verter. Verten som kjører FTP-applikasjonen oppfører seg som FTP-serveren mens den andre oppfører seg som FTP-klienten.

Klientverten som ber om fildeling krever autentisering fra serveren for å få tilgang til dataene. Når den er godkjent, kan den få tilgang til alle typer filer fra serveren, sende eller motta filer.

# 4) SMTP: Enkel posttransportprotokoll er en øvelse for å sende e-post. Når vi konfigurerer verten for sending av e-post, bruker vi SMTP.

# 5) DNS: Hver av vertsenhetene i et hvilket som helst nettverk har en unik logisk adresse kalt IP-adresse. Som allerede diskutert er IP-adressene en gruppe med så mange tall, og det er ikke lett å huske. Når vi skriver inn en hvilken som helst nettadresse i en nettleser som Google.com, ber vi faktisk om at en vert har en IP-adresse.

Men vi trenger ikke huske IP-adressen til websiden vi ber om, da DNS (domenenavnserver) tilordner et navn mot hver logiske IP-adresse og lagrer det.

Når vi skriver inn nettleseren for en hvilken som helst webside, sender den DNS-spørringen til DNS-serveren for å tilordne IP-adressen mot navnet. Når den får adressen, bygges en HTTP-økt med IP-adressen.

# 6) DHCP: Hver av vertsenhetene i ethvert nettverk krever en IP-adresse for kommunikasjon med de andre enhetene i nettverket. Den får denne adressen ved manuell konfigurasjon eller ved å bruke en dynamisk vertkonfigurasjonsprotokoll (DHCP). Hvis du bruker DHCP, blir verten automatisk tildelt en IP-adresse.

Anta at et nettverk består av 10 000 vertsenheter. Da er det veldig vanskelig å tildele IP-adresse manuelt til hver vert, og det tar også tid å ta. Derfor bruker vi DHCP-protokollen for å tildele en IP-adresse og annen informasjon til de tilkoblede vertsenhetene, for eksempel IP-nettverksmaske eller gateway-IP.

Programvaretesteprogrammer vil fungere på dette laget av TCP / IP-modellen, da det gir sluttbrukerne muligheten til å teste de forskjellige tjenestene og bruke disse tjenestene.

Konklusjon

Vi har sett de forskjellige protokollene som brukes på hvert lag av TCP / IP-modellen for å utføre oppgavene knyttet til laget og fordelene i et kommunikasjonssystem.

Alle de ovenfor definerte protokollene har sin egen betydning og forskjellige roller i testing og bruk av programvareverktøyene.

PREV Opplæring | NESTE veiledning

Anbefalt lesing

• Alt om Layer 2 og Layer 3 Switches i Networking System
• En komplett guide til brannmur: Hvordan lage et sikkert nettverkssystem
• Alt om rutere: Typer rutere, rutetabell og IP-ruting
• Hva er Wide Area Network (WAN): Eksempler på live WAN-nettverk
• Hva er HTTP (Hypertext Transfer Protocol) og DHCP-protokoller?
• Viktige applikasjonslagsprotokoller: DNS-, FTP-, SMTP- og MIME-protokoller
• IPv4 vs IPv6: Hva er den nøyaktige forskjellen
• Hva er min IP-adresse og plassering (sjekk din virkelige IP her)