Модель TCP/IP: Краткий обзор и сравнение с OSI

Модель TCP/IP — это стек протоколов, которые задают правила передачи данных по сети (локальной (LAN), корпоративной, Интернет и пр.).

Основой являются протоколы TCP и IP. На них построен весь Интернет:

• TCP (Transmission Control Protocol) — управляет отправкой данных и следит, чтобы они были гарантированно приняты получателем.
• IP (Internet Protocol) — отвечает за адресацию: выделяет IP-адреса устройств, связывает устройства друг с другом, нарезает данные на пакеты для удобной отправки, строит маршруты доставки пакетов.

Уровни модели TCP/IP

4. Прикладной (Application)

Протоколы: HTTP, SMTP (Simple Mail Transfer Protocol).

Здесь находятся приложения, предоставляющие сетевые службы. Протоколы обеспечивают взаимодействие между программами на удаленных компьютерах.

3. Транспортный (Transport)

Протоколы: TCP, UDP (User Datagram Protocol).

Отвечает за надежную передачу данных между устройствами. TCP обеспечивает управление потоком и надежность, UDP — более быструю, но менее надежную передачу.

2. Сетевой (Internet)

Протоколы: IP, ICMP (Internet Control Message Protocol).

Управляет передачей данных между узлами в сети. IP обеспечивает маршрутизацию, ICMP используется для диагностики и сообщений об ошибках.

1. Канальный (Link)

Протоколы: Ethernet, Wi-Fi.

Тут происходит организация физического соединения между устройствами в пределах одной сети. Эти протоколы работают с физическими адресами (MAC-адресами) устройств.

Процесс работы TCP/IP

1. Перед отправкой данные разбиваются на пакеты.
2. Каждый пакет получает IP-адрес (уникальный идентификатор устройства в сети), который указывает на конечный пункт назначения.
3. На транспортном уровне TCP следит за тем, чтобы все пакеты дошли без потерь и в правильном порядке. Также управляет потоком данных, предотвращая перегрузку сети.
4. На сетевом уровне (IP) каждый пакет получает информацию о том, какие узлы (маршруты) нужно использовать для достижения конечного пункта.
5. На канальном уровне (например, Ethernet) каждый пакет получает физический адрес (MAC-адрес) для доставки пакета на устройство в пределах сети.
6. Пакеты отправляются в сеть, проходят через различные маршрутизаторы и коммутаторы, следуя указанным путям.
7. По достижению конечного устройства, они собираются в правильном порядке и восстанавливают данные.

Применение TCP/IP

• Интернет: TCP/IP - фундаментальный стек протоколов. Каждое устройство, подключенное к интернету, использует IP-адрес и коммуницирует посредством TCP или UDP.
• Локальные сети: Часто используется в локальных сетях офисов и домов. Это обеспечивает согласованное взаимодействие между компьютерами.
• Коммуникация между приложениями: Протоколы прикладного уровня, такие как HTTP для веб-сервисов, FTP для передачи файлов и SMTP для почты, работают поверх TCP/IP.

Модель TCP/IP vs OSI

Обе модели описывают архитектуру сетевых взаимосвязей. OSI имеет более подробное разделение сетевых функций по уровням.

Применение

• OSI: Используется в обучении и теории, но редко применяется на практике.
• TCP/IP: Широко применяется в реальных сетях, включая интернет.

Управление потоком данных

• OSI: Уровень сеансов и транспортный уровень могут управлять потоком данных.
• TCP/IP: Управление потоком осуществляется только на транспортном уровне (TCP).

Сетевые протоколы

• OSI: Протоколы, определенные на каждом уровне, не всегда вписываются в четкую структуру. Например, отдельные уровни для сеансов, представления и прикладного уровня.
• TCP/IP: Протоколы тесно связаны с каждым уровнем, что делает их более интегрированными.

Подборка материалов

Статьи

1. Selectel о TCP/IP
2. Просто о принципе работы TCP/IP
3. Подробнее про уровни модели
4. Курс от Selectel "Как работают сетевые протоколы"
5. Цикл статей "Основы компьютерных сетей"
6. Разница между TCP и UDP на пальцах
7. Что такое DNS
8. Структура сети Интернет
9. Как работает Интернет

Видео

1. Коротко о TCP IP
2. Протокол TCP
3. Модель TCP/IP
4. TCP и UDP: Что это и в чем разница?
5. Протокол UDP
6. Ethernet на пальцах