Ηυιοθέτησητης τεχνολογίαςκαι αρχιτεκτονικής TCP/IP δεν έρχεται σε σύγκρουσηµε το µοντέλο του OSI και αυτό γιατί και τα δυο συστήµατααναπτύχθηκαν συγχρόνως. Παρόλα αυτά, υπάρχουν ορισµένες ουσιώδεις διαφορές από το µοντέλο OSI. Μοντέλα αναφοράς OSI TCP/IP Επίπεδο Επίπεδο Επίπεδο ΕπίπεδοΠαρουσίασης Επίπεδο Επίπεδο Επίπεδο ΕπίπεδοΣυνόδου Επίπεδο ΕπίπεδοΣύνδεσης εδοµένων εδοµένων Φυσικό Φυσικόεπίπεδο Επίπεδο Επίπεδο ικτύου
Στο 1 ο Κεφάλαιο είπαµε, ότι το µοντέλο αναφοράς OSI ακολουθεί την αρχιτεκτονική διαίρεσηςτης λειτουργίας των δικτύωνσε επίπεδα. Το µοντέλο TCP/IPχρησιµοποιεί, επίσης, την ίδια αρχιτεκτονικήκαι αποτελείται και αυτό από επίπεδα, τα οποία, όµως, δεν αντιστοιχούν ένα προς έναµε τα επίπεδα του OSI. OSI TCP/IP 47 Επίπεδο Επίπεδο 6 Επίπεδο ΕπίπεδοΠαρουσίασης Επίπεδο Επίπεδο 4 5 Επίπεδο ΕπίπεδοΣυνόδου 4 3 3 Επίπεδο Επίπεδο ικτύου 42 42 1 Επίπεδο ΕπίπεδοΣύνδεσης εδοµένων εδοµένων Φυσικό Φυσικόεπίπεδο 1
ΣτοΣχήµα 7-4 δίνουµε τη σχέση µεταξύ των επιπέδων του OSI και του TCP/IP. Όπως φαίνεται και στο Σχήµα 7-4, στο µοντέλο OSI υπάρχουν επτά επίπεδα ενώ στο µοντέλο TCP/IP µόνο τέσσερα. Πλήρης αντιστοιχία µεταξύ των επιπέδων των δύο µοντέλων υπάρχει µόνο για τα επίπεδα και µεταφοράς. OSI TCP/IP 47 Επίπεδο Επίπεδο 6 Επίπεδο ΕπίπεδοΠαρουσίασης Επίπεδο Επίπεδο 4 5 Επίπεδο ΕπίπεδοΣυνόδου 4 3 3 Επίπεδο Επίπεδο ικτύου 42 42 1 Επίπεδο ΕπίπεδοΣύνδεσης εδοµένων εδοµένων Φυσικό Φυσικόεπίπεδο 1
ΣτοΣχήµα 7-4 βλέπουµε, ότι τα επίπεδα εφαρµογής, συνόδουκαι παρουσίασηςτου OSI αντιστοιχούν στο επίπεδο εφαρµογής του TCP/IP, ενώ τα επίπεδα σύνδεσης δεδοµένων και το φυσικό του µοντέλου OSI αντιστοιχούν στο επίπεδο πρόσβασης του TCP/IP. OSI TCP/IP 47 Επίπεδο Επίπεδο 6 Επίπεδο ΕπίπεδοΠαρουσίασης Επίπεδο Επίπεδο 4 5 Επίπεδο ΕπίπεδοΣυνόδου 4 3 3 Επίπεδο Επίπεδο ικτύου 42 42 1 Επίπεδο ΕπίπεδοΣύνδεσης εδοµένων εδοµένων Φυσικό Φυσικόεπίπεδο 1
Ο συνδυασµός των επιπέδων σύνδεσης δεδοµένων και φυσικού στο επίπεδο πρόσβασης επιβάλλεται από τη βασική αρχή της τεχνολογίας TCP/IP για την υλοποίηση ενός πρωτοκόλλου χωρίς σύνδεση. OSI TCP/IP 47 Επίπεδο Επίπεδο 6 Επίπεδο ΕπίπεδοΠαρουσίασης Επίπεδο Επίπεδο 4 5 Επίπεδο ΕπίπεδοΣυνόδου 4 3 3 Επίπεδο Επίπεδο ικτύου 42 42 1 Επίπεδο ΕπίπεδοΣύνδεσης εδοµένων εδοµένων Φυσικό Φυσικόεπίπεδο 1
Όπως προαναφέραµε, η τεχνολογία TCP/IP συνδυάζει το φυσικόεπίπεδο και το επίπεδο σύνδεσηςδεδοµένων σε ένα. Αυτή η διαφοράτης µε το µοντέλο OSI είναι περισσότερο ακαδηµαϊκή, γιατί στην πραγµατικότητακαι στις περισσότερες υλοποιήσεις του OSI το φυσικό επίπεδο και το επίπεδο σύνδεσης δεδοµένων συνδυάζονται σε ένα ευφυή ελεγκτή (κάρτα ). OSI Επίπεδο ΕπίπεδοΣύνδεσης εδοµένων εδοµένων Φυσικό Φυσικόεπίπεδο TCP/IP
ΣτοΣχήµα 7-5, παρουσιάζονται τα επίπεδατου προτύπου TCP/IPσε σχέση µε τα επίπεδα του OSI και παράλληλα παρουσιάζονται και τα πρωτοκόλλαπου χρησιµοποιούνγια την υλοποίησηκάθε επιπέδου. Στο επίπεδο εφαρµογής, πάνω από τα πρωτόκολλα TCP και IP βρίσκονται οι υπηρεσίεςκαι τα πρωτόκολλα εφαρµογής. Αυτά είναι χτισµέναµε τέτοιο τρόπο, ώστε να χρησιµοποιούν για την επικοινωνίατους τα πρωτόκολλα Ελέγχου Μετάδοσης (TCP) ή Αυτοδύναµων Πακέτων Χρήστη (User Datagram Protocol, UDP) στο επίπεδο µεταφοράς και τα πρωτόκολλα ια (IP) και Μηνύµατος Ελέγχου ιαδικτΰου (Internet Control Message Protocol, ICMP) στο επίπεδο. Τα πρωτόκολλα αυτά υλοποιούνται µε λογισµικό και, έτσι, το Σχήµα 7-5 εκτός από την λογική συσχέτιση τους, αντιπροσωπεύει και τη σχέση των τµηµάτων λογισµικού, που τα υλοποιούν. Telnet Επίπεδο Επίπεδο FTP SMTP TFTP TCP UDP Σχήµα 7-5 Στοίβα πρωτοκόλλων του µοντέλου TCP/IP IP ICMP
ΣτοΣχήµα 7-5 βλέπουµε, ότι µερικά από τα πρωτόκολλα ανωτέρου επιπέδου, όπως τα Αποµακρυσµένης Σύνδεσης (Telecommunications Network, Telnet), Μεταφοράς Αρχείων (File Transfer Protocol, FTP) και Μεταφοράς Απλού Ταχυδροµείου (Simple Mail Transfer Protocol, SMTP) χρησιµοποιούν το πρωτόκολλο TCP, ενώ άλλα, PC όπως η Απλή Μεταφορά Αρχείων (Trivial File Transfer Protocol, TFTP) το UDP. FTP Server Telnet Επίπεδο Επίπεδο FTP SMTP TFTP TCP UDP Σχήµα 7-5 Στοίβα πρωτοκόλλων του µοντέλου TCP/IP IP ICMP
Ας δούµε, όµως, εν συντοµία τις βασικές λειτουργίες, που εκτελεί κάθε ένα από τα επίπεδα του προτύπου TCP/IP. Τοεπίπεδο πρόσβασης παρέχει την πρόσβασηστο φυσικό µέσο, στο οποίο µεταδίδεται η πληροφορία µε τη µορφή πακέτων και αντιπροσωπεύει το χαµηλότερο λογικό επίπεδολειτουργικότητας, που απαιτείται από ένα δίκτυο. Το επίπεδο αυτό περιλαµβάνει τα στοιχεία των φυσικών συνδέσεων, όπως: καλώδια, αναµεταδότες, κάρτες, πρωτόκολλαπρόσβασης τοπικών δικτύων και προσφέρει τις υπηρεσίες του στο ανώτερο επίπεδο, το επίπεδο. Στην τεχνολογία TCP/IP, τα χαµηλότερα επίπεδα του επιπέδου δεν προδιαγράφονται και έτσι αυτά µπορούν να ακολουθούν τελείως διαφορετικές τεχνολογίες. Ethernet Token Ring Fast Ethernet ATM Β Α
Τοεπίπεδο είναι υπεύθυνογια τη µετάδοσηστο φυσικό δίκτυοτων πακέτων, που δηµιουργούνταιαπό τα πρωτόκολλα TCP ή UDP. Το πρωτόκολλοτου επιπέδου ονοµάζεται πρωτόκολλο ια (IP) και είναι αυτό, που εξασφαλίζειστο σύστηµα την παγκόσµια διασυνδεσιµότητα. Το πρωτόκολλο IPφροντίζει για την παροχή λογικών διευθύνσεωνστα σηµεία διεπαφήςτου µε το φυσικό δίκτυο, καθώς επίσης και για την αντιστοίχησητων λογικών διευθύνσεωνµε τις φυσικές διευθύνσεις, που παρέχονται από το επίπεδο πρόσβασης (ή από το υποεπίπεδοελέγχου προσπέλασης µέσου, Media Access Control - MAC, του µοντέλου OSI), χρησιµοποιώντας τα πρωτόκολλα Μετατροπής ιευθύνσεων (Address Resolution Protocol, ARP) και Ανάστροφης Μετατροπής ιευθύνσεων (Reverse Address Resolution Protocol, RARP). EΕπίπεδο D Μεταφοράς Μεταφοράς C Β Α TCP UDP IP IP 00-0C-F1-AC-8FBB MAC ADDRESS Φυσική διεύθυνση 188.4.64.54 IP ADDRESS Λογική διεύθυνση
Προβλήµατακαι ασυνήθιστες καταστάσεις, που σχετίζονταιµε το πρωτόκολλο IP, αναφέρονται από ένα ξεχωριστό πρωτόκολλο το πρωτόκολλο Μηνύµατος Ελεγχου ιαδικτυου (Internet Control Message Protocol, ICMP), (Χρησιµοποιείται κυρίως από τα λειτουργικά συστήµατα των ηλεκτρονικών υπολογιστών ενός για την ανταλλαγή µηνυµάτων λάθους) το οποίο επίσης λειτουργεί στο επίπεδο. TCP UDP IP ICMP 00-0C-F1-AC-8FBB MAC ADDRESS Φυσική διεύθυνση 188.4.64.54 IP ADDRESS Λογική διεύθυνση
Τοπρωτόκολλο Μηνύµατος Ελεγχου ια (ICMP) είναι υπεύθυνο για τον έλεγχο και τη δηµιουργίαµηνυµάτων, που δηλώνουντην κατάστασητων συσκευώνσε ένα δίκτυο. Χρησιµοποιείται, συνήθως, για τη µεταφορά µηνυµάτων, που προορίζονται για ιδία χρήσηαπό τα πρωτόκολλα TCP/IP και όχιαπό κάποιο συγκεκριµένο πρόγραµµα του χρήστη (όπως µηνύµατα σφαλµάτων). TCP IP UDP ICMP 00-0C-F1-AC-8FBB MAC ADDRESS Φυσική διεύθυνση 188.4.64.54 IP ADDRESS Λογική διεύθυνση
Τοπρωτόκολλο Μηνύµατος Ελεγχου ια (ICMP) είναι υπεύθυνο για τον έλεγχο και τη δηµιουργίαµηνυµάτων, που δηλώνουντην κατάστασητων συσκευώνσε ένα δίκτυο. Χρησιµοποιείται, συνήθως, για τη µεταφορά µηνυµάτων, που προορίζονται για ιδία χρήσηαπό τα πρωτόκολλα TCP/IP και όχιαπό κάποιο συγκεκριµένο πρόγραµµα του χρήστη (όπως µηνύµατα σφαλµάτων). Για παράδειγµα, εάν προσπαθεί κάποιος να συνδεθεί σε ένα υπολογιστή, ο οποίος δεν είναι διαθέσιµος, το σύστηµα του µπορεί να λάβει µήνυµα πρωτοκόλλου ICMP, που να λέει: «απρόσιτος υπολογιστής(unreachable PC)».
Τοεπίπεδο µεταφοράςυλοποιείτις συνδέσειςµεταξύ των υπολογιστώνενός. Το βασικό πρωτόκολλοτου επιπέδου µεταφοράς είναι το πρωτόκολλο TCP, ενώ µπορεί να χρησιµοποιηθεί και κάποια παραλλαγή του, όπως το UDP. Το πρωτόκολλο TCPείναι υπεύθυνο για την εγκατάσταση αξιόπιστων ταυτόχρονων δι-κατευθυντήριωνσυνδέσεων. Ο όρος αξιόπιστεςαναφέρεται στο ότι το TCP φροντίζει για την αποκατάσταση πιθανόν σφαλµάτωνµετάδοσης, που παρουσιάστηκαν. TCP UDP
Έτσι, τα επίπεδα εφαρµογής, που κάνουν χρήση των υπηρεσιών, που προσφέρει το πρωτόκολλο TCP, θεωρούν, ότι το TCP παρέχει αξιόπιστη µετάδοσηδεδοµένων και δεν ασχολούνταικαθόλου µε ανάλογα ζητήµατα. Ο όρος ταυτόχρονεςσηµαίνει, ότι αρκετές TCP συνδέσειςµπορούν να εγκατασταθούν ταυτόχρονααπό έναν υπολογιστή και τα δεδοµένα κάθε σύνδεσης µπορούν να στέλνονται ταυτόχρονα, αλλά ανεξάρτητα από τα δεδοµένα των άλλωνσυνδέσεων. Ο όρος δι-κατευθυντήριες σηµαίνει, ότι µία σύνδεση µπορεί να στέλνει αλλά και να λαµβάνει δεδοµένα. Επίπεδο Επίπεδο Telnet FTP SMTP TFTP TCP UDP
Τοπρωτόκολλο αυτοδύναµων πακέτωνχρήστη (UDP) είναι πρωτόκολλο χωρίς σύνδεση. ενείναι πολύ αξιόπιστο, αλλά χρησιµοποιείται για ειδικούς σκοπούςκαι από εφαρµογές, που δεν απαιτούν την αξιοπιστία, που προσφέρει το πρωτόκολλο TCP στο επίπεδο µεταφοράς. Επίπεδο Επίπεδο Telnet FTP SMTP TFTP TCP UDP
Τοεπίπεδο εφαρµογήςπαρέχει εφαρµογές, πουχρησιµοποιούν τα πρωτόκολλατου επιπέδου µεταφοράς. Χαρακτηριστικά παραδείγµατα αυτών των εφαρµογών είναι η µεταφορά αρχείων, η αποµακρυσµένη σύνδεση και το ηλεκτρονικό ταχυδροµείο. Επίπεδο Επίπεδο Telnet FTP SMTP TFTP TCP UDP FTP SMTP TELNET
Το επίπεδο εφαρµογής αντιπροσωπεύει το σηµείο επαφής του χρήστη µε τη στοίβα πρωτοκόλλων της τεχνολογίας TCP/IP. Επίπεδο Επίπεδο Telnet FTP SMTP TFTP TCP UDP ΣΤΟΙΒΑ ΠΡΟΤΟΚΟΛΛΩΝ TCP/IP FTP TELNET SMTP
Τοτυπικό µοντέλο, που ακολουθείται (Σχήµα 7-6) από τις εφαρµογές TCP/IP, είναι το µοντέλο πελάτη-εξυπηρετητή (client-server). Ο εξυπηρετητής(server)είναι διεργασία, η οποία περιµένεινα λάβει αίτησηαπό τη διεργασία πελάτη, προκειµένου να την εξυπηρετήσει. Συνήθως, η διεργασία εξυπηρετητή είναι ενεργοποιηµένη σε κάποιον υπολογιστή και ελέγχειτις εισερχόµενες αιτήσεις πελατώνγια να δει, εάν κάποια απευθύνεται σε αυτήν. Αίτηση απάντηση Εξυπηρετητής
Ότανκάποιο πρόγραµµαχρειάζεται να πάρει πληροφορία από τον εξυπηρετητή, το πρόγραµµα λειτουργεί ως πελάτηςκαι στέλνει αίτησηστη διεργασία εξυπηρετητή. Όταν η αίτηση του πελάτη εξυπηρετηθεί, ο εξυπηρετητής επιστρέφει στην κατάσταση αναµονής και περιµένει να λάβει και να εξυπηρετήσει νέες αιτήσεις. client ISP Server Server Παροχέα 192.23.64.01 192.23.64.01 Πήγαινε στο abc.com Πρόγραµµα Firefox 192.23.64.01 DNS Server abc.com DNS Server.com