Внутреннее устройство Linux

9.1. Основные понятия о сети

Прежде чем разбираться с теорией сетевых уровней, взгляните на простую сеть, показанную на рис. 9.1.

Такой тип сети является повсеместным, подобным образом сконфигурировано большинство сетей в квартирах и небольших офисах. Каждый компьютер, подключенный к этой сети, называется хостом. Хосты подключены к маршрутизатору, который является хостом, способным передавать данные от одной сети к другой. Эти компьютеры (то есть хосты A, B и C) и маршрутизатор составляют локальную сеть (LAN, local area network). Подключения в локальной сети могут быть проводными или беспроводными.

Рис. 9.1. Типичная локальная сеть с маршрутизатором, который обеспечивает доступ в Интернет

Маршрутизатор подключен также к Интернету, изображенному на рисунке в виде облака. Поскольку маршрутизатор подключен одновременно и к локальной сети, и к Интернету, все компьютеры локальной сети также имеют доступ к Интернету через маршрутизатор. Одной из целей данной главы является описание того, каким образом маршрутизатор обеспечивает такой доступ.

Наша исходная точка обзора будет располагаться в компьютере с Linux, таком как хост А в локальной сети на рис. 9.1.

Пакеты. Компьютер передает данные по сети в виде небольших порций, называемых пакетами. Они состоят из двух частей: заголовка и полезной нагрузки. Заголовок содержит такую идентифицирующую информацию, как хосты происхождения/назначения и основной протокол. С другой стороны, полезная нагрузка — это реальные данные, которые компьютер собирается передать (например, код HTML или изображение).

Пакеты позволяют хосту взаимодействовать с другими хостами «одновременно», поскольку хосты могут отправлять, получать и обрабатывать пакеты в любом порядке, вне зависимости от того, откуда они поступили и куда направляются. Разбиение сообщений на небольшие части также облегчает нахождение и устранение ошибок, возникших при передаче.

В большинстве случаев вам не придется заботиться о переводе пакетов в данные, которые используют ваши приложения, поскольку в операционной системе есть необходимые для этого средства. Однако полезно узнать о роли пакетов в сетевых уровнях, к чему мы и приступаем.

9.2. Сетевые уровни

Полностью функционирующая сеть содержит полный набор сетевых уровней, называемый сетевым стеком. В любой действующей сети есть стек. Типичный интернет-стек выглядит следующим образом, от верхнего уровня к нижнему.

� Прикладной уровень. Содержит «язык», с помощью которого общаются приложения и серверы. Как правило, это какой-либо протокол верхнего уровня. Самыми распространенными протоколами прикладного уровня являются: HTTP (Hypertext Transfer Protocol, протокол передачи гипертекстовых файлов; используется во Всемирной паутине), SSL (Secure Socket Layer, протокол защищенных сокетов) и FTP (File Transfer Protocol, протокол передачи файлов). Протоколы прикладного уровня часто могут сочетаться. Так, например, протокол SSL обычно используется в соединении с протоколом HTTP.

 Транспортный уровень. Определяет характеристики передачи данных для прикладного уровня. Этот уровень содержит проверку целостности данных, порты источника и назначения, а также спецификации по разбиению данных приложения на пакеты (если прикладной уровень еще не выполнил это). Самыми распространенными протоколами транспортного уровня являются TCP (Transmission Control Protocol, протокол управления передачей) и UDP (User Datagram Protocol, протокол дейтаграмм пользователя). Транспортный уровень иногда также называют уровнем протоколов.

 Сетевой или интернет-уровень. Определяет, как перемещать пакеты от хоста-источника к хосту-назначению. Частные правила передачи пакетов через Интернет известны как протокол IP (Internet Protocol, интернет-протокол). Поскольку в этой книге речь пойдет только о сети Интернет, мы на самом деле будем говорить лишь об интернет-уровне. Тем не менее, так как сетевые уровни задуманы как не зависящие от аппаратных средств, можно одновременно настроить несколько независимых сетевых уровней (таких как IP, IPv6, IPX и AppleTalk) на одном хосте.

 Физический уровень. Определяет, как необработанные данные передаются через физический посредник, например сеть Ethernet или модем. Иногда этот уровень называют связывающим уровнем или уровнем «хост-сеть».