Чтобы вы могли заказать из дома доставку или скачать новую серию сериала, компьютеры обмениваются данными на расстоянии. Подробно этот процесс описывает модель TCP/IP — разбираемся, что это такое и как она устроена.
Что такое протокол TCP/IP
TCP/IP — это совокупность протоколов, которые лежат в основе интернета и большинства современных компьютерных сетей. С их помощью устройства «общаются» и обмениваются данными на расстоянии.
Благодаря TCP/IP можно:
- устанавливать соединение между компьютерами;
- регулировать скорость передачи информации, чтобы избежать сбоев и перегрузки сети;
- быть уверенным, что все сообщения дойдут до адресата целыми и в нужной последовательности.
История TCP/IP
В 1960-е появилась первая компьютерная сеть ARPANET — ее создали, чтобы обмениваться данными между университетами и исследовательскими центрами.
В 1970-е появился первый протокол TCP/IP. А потом его разделили на TCP и IP. Таким образом, появились два отдельных протокола:
- TCP — управляет соединениями;
- IP — обеспечивает адресацию и маршрутизацию данных.
В 1983 году протокол TCP/IP стал основным и заменил предыдущие версии. Позже модель стала основой для всех сетей и дала начало современному интернету.
Как работает TCP/IP
Передача данных по протоколу TCP/IP осуществляется пакетами. Информация, которую мы отправляем по сети, делится на части — пакеты. У каждого есть заголовок с информацией о маршруте и адресе. Это позволяет достичь адресата на любом расстоянии.
Когда пакеты дойдут до нужного устройства, то собираются обратно в исходное сообщение. TCP контролирует, чтобы данные пришли в нужном порядке и в полном составе. В случае сбоя или потери части данных он инициирует повторную отправку.
Четыре уровня TCP/IP
Модель TCP/IP делят на четыре уровня — у каждого своя роль:
- Канальный уровень: отвечает за физическую передачу данных между узлами в локальной сети, например с помощью беспроводной сети или по оптоволокну.
Протоколы: Ethernet (проводные локальные сети), Wi-Fi (беспроводные локальные сети), PPP (прямое соединение между узлами).
- Межсетевой уровень: передает данные между сетями. Использует протокол IP, чтобы определить IP-адрес компьютера, построить подходящий маршрут, разбить данные на фрагменты и подготовить их к отправке.
Протоколы: IP, ICMP (для диагностики), ARP (для определения MAC-адреса устройства).
- Транспортный уровень TCP/IP: передает данные между приложениями. Управляет потоком и контролирует, чтобы информация не потерялась.
Протоколы: TCP (для точной передачи данных), UDP (для загрузки видеороликов и игр).
- Прикладной уровень TCP/IP: отвечает за взаимодействие с пользователем. Для этого используют браузеры, электронную почту, различные приложения.
Протоколы: HTTP (для доступа к веб-сайтам), FTP (для передачи файлов), DNS (для преобразования домена сайта в IP-адрес), SMTP (для электронной почты).
Такое деление упрощает разработку и управление протоколами. Например, когда возникает проблема, это позволяет легче выявить ее источник. А если появляются новые методы маршрутизации или протоколы, их можно интегрировать на нужном уровне, не пересматривая всю модель.
Пример TCP/IP из жизни
Предположим, вы хотите заказать новые кроссовки. Открываете сайт магазина, и работать начинают сразу несколько протоколов модели TCP/IP:
- Прикладной уровень: отправляет DNS-запрос, чтобы определить IP-адрес сервера сайта.
- Транспортный уровень: TCP устанавливает соединение с сервером и контролирует, чтобы данные передавались без ошибок.
- Межсетевой уровень: с помощью IP определяет маршрут до сервера — через домашний роутер, провайдера, магистральные маршрутизаторы.
- Канальный уровень: передает пакеты физически — по Wi-Fi, Ethernet или оптоволокну.
Весь процесс занимает доли секунды, а пользователь видит, как открывается страница.
Отличие TCP/IP от модели OSI
Семиуровневая модель OSI обычно применяется в обучении. У нее более детализированная структура, поэтому на ней проще объяснить особенности работы сети.
На практике используют именно модель TCP/IP. Она объединяет некоторые уровни модели OSI (например, прикладной, сеансовый и уровень представления) и тесно связана с реальными протоколами.
Главное о модели TCP/IP
- Модель TCP/IP описывает, как данные передаются по сети.
- TCP/IP используют практически все современные устройства, она адаптируется к любым сетям — от домашнего Wi-Fi до глобального интернета.
- По протоколу TCP/IP данные передаются пакетами. Информация делится на фрагменты и отправляется по сети, а потом собирается обратно.
- Модель TCP/IP включает четыре уровня, это упрощает разработку и управление протоколами.
- Модель OSI применяют для обучения, а модель TCP/IP используют на практике, она связана с реальными протоколами.
