Клиенты и серверы, использующие протокол UDP, не имеют никаких гарантий надежной доставки. После отправки клиентом запросы могут быть потеряны, продублированы, задержаны или доставлены не в том порядке, в каком были отправлены. Аналогичным образом, могут быть потеряны, продублированы, задержаны или доставлены не в том порядке ответы, отправленные сервером клиенту. Следовательно, клиентское или серверное программное обеспечение, в котором используется протокол UDP, должно включать код, позволяющий обнаруживать и исправлять подобные ошибки.
Сам протокол UDP не вносит ошибок, он просто полагается на протокол более низкого уровня, т.е. IP (Internet Protocol — Межсетевой протокол), который выполняет доставку пакетов. Успешное функционирование протокола IP, в свою очередь, зависит от работы базовых аппаратных сетей и промежуточных шлюзов. С точки зрения программиста, применение протокола UDP ведет к тому, что успешное функционирование разработанной им программы зависит от бесперебойной работы базовой объединенной сети. Например, протокол UDP хорошо работает в локальной сети, поскольку в ней редко возникают ошибки, которые приводят к снижению надежности. Ошибки обычно возникают, только если сетевое соединение проложено через глобальную объединенную сеть.
Программисты иногда совершают ошибку, выбрав транспортный протокол без установления логического соединения (т.е. UDP), а затем выполнив проверку своего клиентского и серверного программного обеспечения только в локальной сети. Поскольку в локальной сети почти не происходит задержка пакетов, их потеря или доставка с нарушением порядка, создается впечатление, что программное обеспечение работает хорошо. Однако после перехода к использованию того же программного обеспечения в глобальной объединенной сети оно иногда начинает давать сбои или вырабатывать неправильные результаты.
Не только начинающие разработчики, но и более опытные профессионалы предпочитают использовать не UDP, a TCP. Организация работы протокола TCP по принципу установления логического соединения упрощает программирование, а надежность этого протокола позволяет программисту снять с себя ответственность за обнаружение и исправление ошибок. По сути, попытка повысить надежность протокола UDP представляет собой нетривиальную задачу, решение которой обычно требует значительного опыта проектирования протоколов.
Как правило, протокол UDP используется в прикладных программах только при следующих условиях.
• во-первых, в спецификации прикладного протокола должно быть обусловлено применение протокола UDP (возможно, сам прикладной протокол был разработан с учетом требований обеспечения надежности и устранения ошибок передачи),
• во-вторых, прикладной протокол требует использования средств широковещательной или групповой рассылки,
• в-третьих,приложение работает в надежной локальной среде и нет смысла расходовать лишние ресурсы для повышения надежности.
Начинающим разработчикам, которые занимаются проектированием приложений, клиент/сервер, настоятельно рекомендуется использовать TCP, поскольку он полностью обеспечивает надежную связь и обмен данными по принципу установления логического соединения. В программах протокол UDP следует использовать только в тех случаях, когда прикладной протокол обеспечивает достижение требуемого уровня надежности, в приложении необходимо применять аппаратную широковещательную (или групповую) рассылку или нет смысла затрачивать ресурсы для повышения надежности.)

Замечание по вопросу «Адресация в TCP/IP (в Internet)».
(В стеке TCP/IP применяется доменная система имен, которая имеет иерархическую древовидную структуру, допускающую использование в имени произвольного количества составных частей (см Рисунок 4).
Рис 4.. Пространство доменных имен (DNS)
Иерархия доменных имен аналогична иерархии имен файлов, принятой во многих популярных файловых системах. Дерево имен начинается с корня, обозначаемого здесь точкой (.). Затем следует старшая символьная часть имени, вторая по старшинству символьная часть имени и т. д. Младшая часть имени соответствует конечному узлу сети.
В отличие от имен файлов, при записи которых сначала указывается самая старшая составляющая, затем составляющая более низкого уровня и т. д., запись доменного имени начинается с самой младшей составляющей, а заканчивается самой старшей. Составные части доменного имени отделяется друг от друга точкой.
ВНИМАНИЕ Термин «домен» очень многозначен, поэтому его нужно трактовать в рамках определенного контекста. Кроме доменов имен стека TCP/IP в компьютерной литературе также часто упоминаются домены Windows NT, домены коллизий н некоторые другие.
Общим у всех этих терминов является то, что они описывают некоторое множество элементов, обладающее каким-либо определенным свойством.
Необходимо подчеркнуть, что компьютеры входят в домен в соответствии со своими составными именами, при этом они могут иметь совершенно различные IP-адреса, принадлежащие к различным сетям и подсетям. Например, в домен mgu.ru могут входить хосты с адресами 132.13.34.15, 201.22.100.33, 14.0.0.6. Доменная система имен реализована в сети Internet, но она может работать и как автономная система имен в крупной корпоративной сети, использующей стек TCP/IP, но не связанной с Internet.
В Internet корневой домен управляется центром InterNIC. Домены верхнего уровня назначаются для каждой страны, а также на организационной основе. Имена этих доменов должны следовать международному стандарту ISO 3166.
Различают два типа адресов. На канальном уровне используют адреса, называемые физическим ( иногда говорят MAC-Media access control-адресами, управления доступом к среде). Это шестибайтовые адреса сетевых плат, присваиваемые изготовителем контроллеров (каждый изготовитель вместе с лицензией на изготовление получает уникальный диапазон адресов). На сетевом уровне используют сетевые адреса, иначе называемые виртуальными, или логическими. Эти адреса имеют иерархическую структуру, для них существуют цифровое и буквенное выражения.
Узлы в Internet имеют адрес и имя. Адрес - уникальная совокупность чисел: адреса сети и компьютера (хоста - узла в cети), которая указывает их местоположение. Имя характеризует пользователя. Оно составляется в соответствии с доменной системой имен. Соответствие между IP-адресом и IP-именем хоста устанавливается специальной службой директорий. В Internet это DNS (Domain Name Service), в ISO - стандарт X.500.

IP-имя, называемое также доменным именем, - удобное для человека название узла или сети. Имя отражает иерархическое построение глобальных сетей и потому состоит из нескольких частей (аналогично обычным почтовым адресам). Корень иеарахии обозначает либо страну, либо отрасль знаний, например:by – Белоруссия, ru - Россия, us - США, de - Германия, uk - Великобритания, edu - наука и образование, com - коммерческие организации, org - некоммерческие организации, gov - правительственные организации, mil - военные ведомства, net - служба поддержки Internet и т.д. Корень занимает в IP-имени правую позицию, левее записываются локальные части адреса и, наконец, перед символом @ указывается имя почтового ящика пользователя. Уже в 1997 г. число используемых доменных имен в сети Internet превысило один миллион.
IP-адрес - 32-битовое слово, записываемое в виде четырех частей (побайтно), разделенных точками. Каждые подсеть и узел в подсети получают свои номера, причем для сети (подсети) может использоваться от одного до трех старших байтов, а оставшиеся байты - для номера узла. Какая часть IP-адреса относится к сети, определяется ее маской, выделяющей соответствующие биты в IP-адресе. Например, для некоторой сети маска может быть 255.0.0.0, а для ее подсети - 255.255.0.0 и т.д. Тем самым описывается иерархия сетей.
Номера при включении нового хоста выдает организация, предоставляющая телекоммуникационные услуги и называемая провайдером. Провайдер, в частности, обеспечивает включение IP-адреса и соответствующего ему IP-имени в сервер службы адресов DNS. Это означает запись данных о хосте в DIB (Directory Information Base) локального узла DNS.
При маршрутизации имя переводится в адрес с помощью серверов DNS (Domain Name Service). Поскольку маршрутизация в сети осуществляется по IP-адресам, то перевод указанного пользователем IP-имени в IP-адрес с помощью DNS обязателен.

Маршрутизация в Internet организована по иерархическому принципу, имеются уровни ЛВС (корпоративных сетей), маршрутных доменов (RD - Routing Domains), в каждом из которых используются единые протоколы и алгоритмы маршрутизации, административных доменов (AD), каждый из которых соответствует некоторой ассоциации и имеет единое управляющее начало. В RD имеются внешние маршрутизаторы для связи с другими RD или с AD. Обращение из некоторого узла к Internet происходит к местному серверу (bmstu), и если там сведений об адресе назначения нет, то происходит переход к серверу следующего, более высокого уровня (ru) и далее по иерархии вниз до получения IP-адреса хоста назначения. В местном DNS сервере могут быть сведения об IP-адресах хостов из удаленных доменов, если к ним происходят достаточно частые обращения из данного домена.
DNS – представляет собой распределенную базу адресов, корневых серверов в Internet в 1995 г. было всего семь. Число уровней может быть большим . В каждой зоне (поддереве) сервер дублируется, его содержимое реплицируется через определенные промежутки времени. )

Эффективным средством структуризации IP-сетей являются маски. Маски позволяют разделить одну сеть на несколько подсетей. Маски одинаково длинны используются для деления сети на подсети равного размера, а маски переменной длины – для деления сети на подсети разного размера. Использование масок модифицирует алгоритм маршрутизации, поэтому в этом случае предъявляются особые требования к протоколам маршрутизации в сети, к техническим характеристикам маршрутизаторов и процедурам конфигурации.
Маска-это число, которое используется в паре с IP-адресом; двоичная запись маски содержит единицы в тех разрядах, которые должны в IP-адресах интерпретироваться как номер сети. Поскольку номер сети цельной частью адреса, единицы в маске также должны представлять непрерывную последовательность.
Для стандартных классов сетей маски имеют следующие значения:
• класс А – 11111111.00000000.00000000.00000000(255.0.0.0)
• класс В -11111111. 11111111.00000000.00000000(255.255.0.0)
• класс С- 11111111. 11111111.11111111.00000000(255.255.255.0)
Снабжая IP-адрес маской, можно отказаться (теоретически) от понятий классов адресов и сделать более гибкой систему адресации.
Адресное пространство сети internet может быть разделено на непересекающиеся подпространства - “подсети”, с каждой из которых можно работать как с обычной сетью TCP/IP. Таким образом единая IP-сеть организации может строиться как объединение подсетей. Как правило, подсеть соответствует одной физической сети, например, одной сети Ethernet.
Использование подсетей для фирмы вместо набора отдельных сетей целесообразно с позиции экономии сетевых номеров. Кроме того, структура IP-сети организации становится видимой для всего мир, т.к.. при каких-либо изменениях в IP-сети информация о них должна быть учтена в каждой из машин, поддерживающих маршруты доступа к данной IP-сети
Подсети позволяют избежать этих недостатков. Например, организация получает один сетевой номер, например, номер класса B. Стандарты TCP/IP определяют структуру IP-адресов. Для IP-адресов класса B первые два октета (байта) являются номером сети. Оставшаяся часть IP-адреса может использоваться как угодно. Можно решить, что третий октет будет определять номер подсети, а четвертый октет - номер узла в ней. Тогда необходимо описать эту конфигурацию подсетей в файлах, определяющих маршрутизацию IP-пакетов. Это описание является локальным внутри сети и не видно вне ее. Вне сети существует только одна большая IP-сеть. Следовательно, компьютеры вне сети должны поддерживать только маршруты доступа к шлюзам, соединяющим вашу IP-сеть с остальным миром. Внутри же можно добавить новую подсеть, новый шлюз и.т.п.

Фрагментация IP-пакетов.
Протокол IP позволяет выполнять фрагментацию пакетов, поступающих на входные порты маршрутизаторов.
Различают:
 фрагментацию сообщений в узле-отправителе;
 динамическую фрагментацию сообщений в транзитных узлах сети — маршрутизаторах.
Практически во всех стеках протоколов есть протоколы, которые отвечают за фрагментацию сообщений прикладного уровня на такие части, которые укладываются в кадры канального уровня. В стеке TCP/IP эту задачу решает протокол TCP, который разбивает поток байтов, передаваемый ему с прикладного уровня на сообщения нужного размера (например, на 1460 байт для протокола Ethernet). Поэтому протокол IP в узле-отправителе не использует свои возможности по фрагментации пакетов.
При необходимости передать пакет в следующую сеть, для которой размер пакета является слишком большим, IP-фрагментация становится необходимой. В функции уровня IP входит разбиение слишком длинного для конкретного типа составляющей сети сообщения на более короткие пакеты с созданием соответствующих служебных полей, нужных для последующей сборки фрагментов в исходное сообщение.
В большинстве типов локальных и глобальных сетей значения MTU , то есть максимальный размер поля данных, в которое должен инкапсулировать свой пакет протокол IP, значительно отличается. Сети Ethernet имеют значение MTU, равное 1500 байт, сети FDDI — 4096 байт, а сети Х.25 чаще всего работают с MTU в 128 байт.
IP-пакет может быть помечен как не фрагментируемый. Любой пакет, помеченный таким образом, не может быть фрагментирован модулем IP ни при каких условиях. Если же пакет, помеченный как не фрагментируемый, не может достигнуть получателя без фрагментации, то этот пакет просто уничтожается, а узлу-отправителю посылается соответствующее ICMP-сообщение.
Протокол IP допускает возможность использования в пределах отдельной подсети ее собственных средств фрагментирования, невидимых для протокола IP. Например, технология ATM делит поступающие IP-пакеты на ячейки с полем данных в 48 байт с помощью своего уровня сегментирования, а затем собирает ячейки в исходные пакеты на выходе из сети. Но такие технологии, как ATM, являются скорее исключением, чем правилом.
Процедуры фрагментации и сборки протокола IP рассчитаны на то, чтобы пакет мог быть разбит на практически любое количество частей, которые впоследствии могли бы быть вновь собраны. Получатель фрагмента использует поле идентификации для того, чтобы не перепутать фрагменты различных пакетов. Модуль IP, отправляющий пакет, устанавливает в поле идентификации значение, которое должно быть уникальным для данной пары отправитель - получатель, а также время, в течение которого пакет может быть активным в сети.
Поле смещения фрагмента сообщает получателю положение фрагмента в исходном пакете. Смещение фрагмента и длина определяют часть исходного пакета, принесенную этим фрагментом. Флаг «more fragments» показывает появление последнего фрагмента. Модуль протокола IP, отправляющий неразбитый на фрагменты пакет, устанавливает в нуль флаг «more fragments» и смещение во фрагменте.
Эти поля дают достаточное количество информации для сборки пакета.
Чтобы разделить на фрагменты большой пакет, модуль протокола IP, установленный, например, на маршрутизаторе, создает несколько новых пакетов и копирует содержимое полей IP-заголовка из большого пакета в IP-заголовки всех новых пакетов. Данные из старого пакета делятся на соответствующее число частей, размер каждой из которых, кроме самой последней, обязательно должен быть кратным 8 байт. Размер последней части данных равен полученному остатку.
Каждая из полученных частей данных помещается в новый пакет. Когда происходит фрагментация, то некоторые параметры IP-заголовка копируются в заголовки всех фрагментов, а другие остаются лишь в заголовке первого фрагмента.
Процесс фрагментации может изменить значения данных, расположенных в поле параметров, и значение контрольной суммы заголовка, изменить значение флага « more fragments» и смещение фрагмента, изменить длину IP-заголовка и общую длину пакета. В заголовок каждого пакета заносятся соответствующие значения в поле смещения «fragment offset», а в поле общей длины пакета помещается длина каждого пакета. Первый фрагмент будет иметь в поле «fragment offset» нулевое значение. Во всех пакетах, кроме последнего, флаг «more fragments» устанавливается в единицу, а в последнем фрагменте — в нуль.

Чтобы собрать фрагменты пакета, модуль протокола IP (например, модуль на хост-компьютере) объединяет IP-пакеты, имеющие одинаковые значения в полях идентификатора, отправителя, получателя и протокола. Таким образом, отправитель должен выбрать идентификатор таким образом, чтобы он был уникален для данной пары отправитель-получатель, для данного протокола и в течение того времени, пока данный пакет (или любой его фрагмент) может существовать в составной IP-сети.
Очевидно, что модуль протокола IP, отправляющий пакеты, должен иметь таблицу идентификаторов, где каждая запись соотносится с каждым отдельным получателем, с которым осуществлялась связь, и указывает последнее значение максимального времени жизни пакета в IP-сети. Однако, поскольку поле идентификатора допускает 65 536 различных значений, некоторые хосты могут использовать просто уникальные идентификаторы, не зависящие от адреса получателя.
В некоторых случаях целесообразно, чтобы идентификаторы IP-пакетов выбирались протоколами более высокого, чем IP, уровня. Например, в протоколе TCP предусмотрена повторная передача TCP-сегментов, по каким-либо причинам, не дошедшим до адресата. Вероятность правильного приема увеличивалась бы, если бы при повторной передаче идентификатор для IP-пакета был бы тем же, что и в исходном IP-пакете, поскольку его фрагменты могли бы использоваться для сборки правильного ТСР-сегмента.
Процедура объединения заключается в помещении данных из каждого фрагмента в позицию, указанную в заголовке пакета в поле «fragment offset».

Каждый модуль IP должен быть способен передать пакет из 68 байт без дальнейшей фрагментации. Это связано с тем, что IP-заголовок может включать до 60 байт, а минимальный фрагмент данных — 8 байт. Каждый получатель должен быть в состоянии принять пакет из 576 байт в качестве единого куска либо в виде фрагментов, подлежащих сборке.
Если бит флага запрета фрагментации (Don’t Fragment, DF) установлен, то фрагментация данного пакета запрещена, даже если в этом случае он будет потерян. Данное средство может использоваться для предотвращения фрагментации в тех случаях, когда хост-получатель не имеет достаточных ресурсов для сборки фрагментов.

Если адрес начинается с 0, то сеть относят к классу А, и номер сети занимает один байт, остальные 3 байта интерпретируются как номер узла в сети. Сети класса А имеют номера в диапазоне от 1.0.0.0 до 126.0.0.0 (Номер 0 не используется, а номер 127 зарезервирован для специальных целей, о чем будет сказано ниже.) В класса А количество сетей должно быть не больше 216 , а узлов но не превышать 224, т.е.не более 16777216 узлов.

Если первые два бита адреса равны 10, то сеть относится к классу В и является сетью средних размеров с номером сети от 128.0.0.0 до 191.255.0.0 (16384 сети) и с числом до 216 , т.е.65536 узлов. В сетях класса В под адрес сети и под адрес узла отводится по 16 битов, то есть по 2 байта.

Если адрес начинается с последовательности 110, то это сеть класса С , номера сетей 192.0.1.0 до 223.255.255.0 (2097252 сетей), с числом узлов до 28, т.е.256 узлов. Под адрес сети отводится 3 байта, т.е. 24 бита, а под адрес узла - 8 битов.

Класс MULTICAST
Если адрес начинается с последовательности 1110, то он является адресом класса D и обозначает особый, групповой адрес - multicast. Если в пакете в качестве адреса назначения указан адрес класса D, то такой пакет должны получить все узлы, которым присвоен данный адрес. Адреса группы multicust в этом случае от 224.0.0.0 до 239.255.255.255. Пакет, начинающийся с 1110, рассылается всем узлам с таким адресом (групповой адрес multicast). Хосты с обычным не групповым номером могут самостоятельно входить или выходить из состава группы. Для этого используется протокол IGMP, и периодическая рассылка маршрутизатором запроса для переучета состава группы ( в пределах локальной сети). Как правило, отвечает, только один, первым, получивший этот запрос. При отсутствии отклика, маршрутизатор делает вывод, что данной группы не существует.
Класс ЗАРЕЗЕРВИРОВАННЫХ адресов.
Если адрес начинается с последовательности 11110, то это адрес класса Е, от 240.0.0.0. до 247.255.255.255 - зарезервирован для будущих применений.

Особые IP-адреса протокола
В протоколе IP существует несколько соглашений об особой интерпретации IP-адресов.
• Если весь IP-адрес состоит только из двоичных нулей, то он обозначает адрес того узла, который сгенерировал этот пакет; этот режим используется только в некоторых сообщениях ICMP (протокол, включенный в семейство TCP/IP, используемый хостами и маршрутизаторами для обмена управляющей информацией об ошибках (посылаемых обычно маршрутизаторами, они включаются в заголовок IP-датаграмм, или о процессе начальной загрузки, для этого используется ICMP –сообщение echo, а хост получивший это сообщение должен ответить эхо-ответом (echo-reply).
• Если в поле номера сети стоят только нули, то по умолчанию считается, что узел назначения принадлежит той же самой сети, что и узел, который отправил пакет.
• Если все двоичные разряды IP-адреса равны 1, то пакет с таким адресом назначения должен рассылаться всем узлам, находящимся в той же сети, что и источник этого пакета. Такая рассылка называется ограниченным широковещательным. сообщением (limited broadcast).
• Если в поле номера узла назначения стоят только единицы, то пакет, имеющий такой адрес, рассылается всем узлам сети с заданным номером сети. Например, пакет с адресом 192.190.21.255 доставляется всем узлам сети 192.190.21.0. Такая рассылка называется широковещательным сообщением (broadcast).

ОГРАНИЧЕНИЯ
В отличие от протоколов канального уровня локальных сетей, где –широковещательность –доставка данных абсолютно всем узлам, в протоколах IP как ограниченный широковещательный IP-адрес, так и широковещательный IP-адрес имеют пределы распространения в интерсети - ограничены либо сетью, к которой принадлежит узел-источник пакета, либо сетью, номер которой указан в адресе назначения. Это локализует широковещательный шторм пределами одной из составляющих общую сеть частей, так как нет способа адресовать пакет одновременно всем узлам составной сети.

КОММЕНТАРИИ ПО ШИРОКОВЕЩАТЕЛЬНОЙ РАССЫЛКЕ
Форма группового IP-адреса - multicast - означает, что данный пакет должен быть доставлен сразу нескольким узлам, которые образуют группу с номером, указанным в поле адреса. Узлы сами идентифицируют себя, то есть определяют, к какой из групп они относятся. Один и тот же узел может входить в несколько групп. Члены какой-либо группы multicast не обязательно должны принадлежать одной сети. В общем случае они могут распределяться по совершенно различным сетям, находящимся друг от друга на произвольном количестве хопов (шагов-пересылок). Групповой адрес не делится на поля номера сети и узла и обрабатывается маршрутизатором особым образом.
Основное назначение multicast-адресов - распространение информации по схеме «один-ко-многим». Хост, который хочет передавать одну и ту же информацию многим абонентам, с помощью специального протокола IGMP (Internet Group Management Protocol) сообщает о создании в сети новой мультивещательной группы с определенным адресом. Машрутизаторы, поддерживающие мультивещательность, распространяют информацию о создании новой группы в сетях, подключенных к портам этого маршрутизатора. Хосты, которые хотят присоединиться к вновь создаваемой мультивещательной группе, сообщают об этом своим локальным маршрутизаторам и те передают эту информацию хосту, инициатору создания новой группы.
Чтобы маршрутизаторы могли автоматически распространять пакеты с адресом multicast по составной сети, необходимо использовать в конечных маршрутизаторах модифицированные протоколы обмена маршрутной информацией, такие как, например, MOSPF (Multicast OSPF, аналог OSPF -(протокол динамический маршрутизации, в котором информация о любом изменении в сети рассылается лавинообразно, протокол поддерживает запросы на качество обслуживания и может оптимизировать пересылку сообщения, обратившегося с таким запросом.)).
Групповая адресация предназначена для экономичного распространения в Internet или большой корпоративной сети аудио- или видеопрограмм, предназначенных сразу большой аудитории слушателей или зрителей ( в этом смысле Internet сможет создать серьезную конкуренцию радио и телевидению).

ОГРАНИЧЕНИЯ
При адресации необходимо учитывать те ограничения, которые вносятся особым назначением некоторых IP-адресов. Так, ни номер сети, ни номер узла не может состоять только из одних двоичных единиц или только из одних двоичных нулей. Отсюда следует, что максимальное количество узлов, приведенное в таблице для сетей каждого класса, на практике должно быть уменьшено на 2. Например, в сетях класса С под номер узла отводится 8 бит, которые позволяют задавать 256 номеров: от 0 до 255. Однако на практике максимальное число узлов в сети класса С не может превышать 254, так как адреса 0 и 255 имеют специальное назначение. Из этих же соображений следует, что конечный узел не может иметь адрес типа 98.255.255.255, поскольку номер узла в этом адресе класса А состоит из одних двоичных единиц.

ОГРАНИЧЕНИЯ
ОТЛАДКА МОДУЛЕЙ ДЛЯ РАБОТЫ В СЕТИ
Особый смысл имеет IP-адрес, первый октет которого равен 127. Он используется для тестирования программ и взаимодействия процессов в пределах одной машины. Когда программа посылает данные по IP-адресу 127.0.0.1, то образуется как бы «петля». Данные не передаются по сети, а возвращаются модулям верхнего уровня как только что принятые. Поэтому в IP-сети запрещается присваивать машинам IP-адреса, начинающиеся со 127. Этот адрес имеет название loopback. Можно отнести адрес 127.0.0.0 ко внутренней сети модуля маршрутизации узла, а адрес 127.0.0.1 - к адресу этого модуля на внутренней сети. На самом деле любой адрес сети 127.0.0.0 служит для обозначения своего модуля маршрутизации, а не только 127.0.0.1, например 127.0.0.3.

В стеке TCP/IP используются три типа адресов: физический (MAC-адрес), сетевой (IP-адрес) и символьный (DNS-имя).
Каждый компьютер в сети TCP/IP имеет адреса трех уровней:
• Локальный адрес узла, определяемый технологией, с помощью которой построена отдельная сеть, в которую входит данный узел. Для узлов, входящих в локальные сети - это МАС-адрес сетевого адаптера или порта маршрутизатора, например, 11-А0-17-3D-BC-01. Эти адреса назначаются производителями оборудования и являются уникальными адресами, так как управляются централизовано. Для всех существующих технологий локальных сетей МАС-адрес имеет формат 6 байтов: старшие 3 байта - идентификатор фирмы производителя, а младшие 3 байта назначаются уникальным образом самим производителем. Для узлов, входящих в глобальные сети, такие как Х.25 или frame relay , локальный адрес назначается администратором глобальной сети.
• IP-адрес, состоящий из 4 байт, например, 109.26.17.100. Этот адрес используется на сетевом уровне. Он назначается администратором во время конфигурирования компьютеров и маршрутизаторов. IP-адрес состоит из двух частей: номера сети и номера узла. Номер сети может быть выбран администратором произвольно (в случае изолированной сети), либо назначен по рекомендации специального подразделения Internet (Network Information Center, NIC), если сеть должна работать как составная часть Internet. Обычно провайдеры услуг Internet получают диапазоны адресов у подразделений NIC, а затем распределяют их между своими абонентами.
(Номер узла в протоколе IP назначается независимо от локального адреса узла. Деление IP-адреса на поле номера сети и номера узла - гибкое, и граница между этими полями может устанавливаться весьма произвольно. Узел может входить в несколько IP-сетей. В этом случае узел должен иметь несколько IP-адресов, по числу сетевых связей.
Таким образом IP-адрес характеризует не отдельный компьютер или маршрутизатор, а одно сетевое соединении)..
Символьный идентификатор-имя, например, SERV1.IBM.COM. Этот адрес назначается администратором и состоит из нескольких частей, например, имени машины, имени организации, имени домена. Такой адрес, называемый также DNS-именем, используется на прикладном уровне, например, в протоколах FTP или telnet. (Соответствие между IP-адресом и IP-именем хоста устанавливается специальной службой директорий. В Internet это DNS (Domain Name Service), в ISO - стандарт X.500.)

Основу транспортных средств стека протоколов TCP/IP составляет протокол межсетевого взаимодействия (Internet Protocol, IP). Он обеспечивает передачу дейтаграмм от отправителя к получателям через объединенную систему компьютерных сетей.
Intrenet Protocol —должен передавать пакеты между сетями. В каждой очередной сети, лежащей на пути перемещения пакета, протокол IP вызывает средства транспортировки, принятые в этой сети, чтобы с их помощью передать этот пакет на маршрутизатор, ведущий к следующей сети, или непосредственно на узел-получатель.
Протокол IP относится к протоколам без установления соединений. Перед IP не ставится задача надежной доставки сообщений от отправителя к получателю. Протокол IP обрабатывает каждый IP-пакет как независимую единицу, не имеющую связи ни с какими другими IP-пакетами. В протоколе IP нет механизмов, обычно применяемых для увеличения достоверности конечных данных: отсутствует квитирование — обмен подтверждениями между отправителем и получателе нет процедуры упорядочивания, повторных передач или других подобных функций. Если во время продвижения пакета произошла какая-либо ошибка, то протокол IP по своей инициативе ничего не предпринимает для исправления этой ошибки. Например, если на промежуточном маршрутизаторе пакет был отброшен по причине истечения времени жизни или из-за ошибки в контрольной сумме, то модуль IP не пытается заново послать испорченный или потерянный пакет.
Все вопросы обеспечения надежности доставки данных по составной сети в стеке TCP/IP решает протокол TCP, работающий непосредственно над протоколом IP. Именно TCP организует повторную передачу пакетов, когда в этом возникает необходимость.

Важной особенностью протокола IP, отличающей его от других сетевых протоколов (например, от сетевого протокола IPX (Internetwork Packet Exchange) ), является его способность выполнять динамическую фрагментацию пакетов (процесс разбиения пакета на меньшие части, если его первоначальный размер не поддерживается средствами передачи через сетевую среду;) при передаче их между сетями с различными, максимально допустимыми значениями поля данных кадров. Свойство фрагментации во многом способствовало тому, что протокол IP смог занять доминирующие позиции в сложных составных сетях.

В Internet используется семейство протоколов TCP/IP. Они построены в соответствии с моделью DOD (а не OSI), разработанной по инициативе Министерства обороны США исследовательским агенством ARPA (Advansed Researek Projects Agency, в которой выделяют 4 уровня (см. в соответствии с OSI)

Данные для передачи извлекаются, например, из файла, и поступают на вход процедуры, поддерживающей ТСР. Последовательность разбивается на информационные пакеты, каждый из которых снабжается ТСР-заголовком, содержащим информацию, для возобновления информации на приемнике, а также проверить и организовать повторную передачу пакетов.

Далее пакеты передаются на межсетевой уровень и снабжаются IP-заголовком, а затем на физический уровень, где к нему добавляется еще один заголовок для передачи пакета по локальной сети.

Заголовок физического уровня, например, Ethernet IP-заголовок межсетевого уровня ТСР-заголовок (для восстановления информации на приемнике) Пакет данных
В таком виде он путешествует в рамках локальной сети. Если данные

передаются в другую сеть, то при достижении шлюза между двумя сетями, заголовок локальной сети замещается заголовком сети, в которую данные передаются, а при попадании в узел приемник соответствующие заголовки удаляются. IP-адрес используется для доставки к сети адресату (см. далее).
ТСР на получателе проверяет правильно ли был передан пакет, и он занимает свое место в формируемой битовой последовательности, либо требует его повторной передачи. Таким образом на время передачи между источником и приемником устанавливается TCP-соединение, передается битовая последовательность (файл) и, затем, соединение разрывается (т.е. реализуется надежный виртуальный канал между компьютерами, участвующими в соединении).

Физический уровень протокола сети TCP/IP идентичен соответствующему уровню модели ISO/OSI. Канальный уровень включает в себя

интерфейс к сетевому оборудованию и 2 модуля протоколов.
ARP (Address Resolution Protocol) - протокол преобразует адреса компьютеров (32 битные сетевые адреса) сетевого уровня (с которыми работают протоколы интернет TCP/IP) в адреса конкретной локальной сети EtherNet (48 битов).
RARP (Reverse Address Resolution Protocol)- выполняет обратные преобразования.
Канальный уровень реализует интерфейс между модулями IP сетевого уровня и обеспечивает его независимость от установленной сетевой карты и топологии сети.
UDP и TCP – оба являются транспортными протоколами семейства TCP/IP и реализуют 2 основных способа передачи данных как поток байтов (bate-stream service – TCP) или как дейтаграммы (datagram – UDP).
Протокол IP является ненадежным протоколом. Он не устанавливает виртуального соединения (точка – точка) между 2-мя хост компьютерами и не гарантирует доставку пакетов. IP представляет только систему доставки данных. Его ПО выбирает путь для передачи данных, информирует маршрутизаторы, как обрабатывать пакеты данных, генерировать сообщения об ошибках и т.д.
ICMP (Internet Control Message Protocol) - добавляет возможность контроля и коррекции ошибок к сетевому уровню, которые отсутствуют у протокола TCP/IP.
IGMP (Internet Group Menegement Protocol) – управляет широковещательными сообщениями, посылаемыми одновременно в несколько систем. Если хост-компьютер желает присоединиться к сети, он использует этот протокол для оповещения всех хостов и маршрутизаторов, и подтверждения своего членства в группе. Если хост не ответил на несколько попыток, то считается исключенным из группы.
На транспортном уровне используются 2 протокола. TCP (Transport Control Protocol) и UDP (User Datagram Protocol).
TCP передает данные как единый поток байтов, не зависимо от качества информации и числа попыток передачи данных, обеспечивает надежную последовательную доставку с использованием коммуникационного сервиса.
UDP – передает информацию в виде независимых единиц (дейтаграмм), которые могут поступать на принимающий хост в другом порядке, чем порядок их отсылки. Протокол ненадежный без использования коммуникационного сервиса и без организации виртуального канала, не гарантирующих безошибочную доставку данных (UDP включает контрольную сумму, но не требует от программ ее подсчета, UDP дешевле и проще в реализации .

Для подключения к интернет по Модему используются протоколы SLIP (Serial Lime Internet Protocol), CSLIP (Compressed Serial Lime Internet Protocol) и PPP (Point to Point Protocol).
Для организации асинхронных последовательных соединений по SLIP используются компьютеры, модем и телефонные линии. SLIP используется обычно для подключения к компьютеру провайдера Internet. Для управления соединением SLIP требуется программное обеспечение – своеобразный драйвер соединения. В такое ПО входит и программа для вызова провайдера (программы «дозвола»).
CSLIP – это старый SLIP, отличающийся большей разницей по полосе ….
Эти протоколы не являются стандартными, поэтому чаще используется PPP, являющейся стандартом Internet, поддерживающего несколько протоколов, коррекцию ошибок, сжатие данных и постоянно совершенствуется.

Интернет представляет собой коммуникационный фундамент для Web (или WWW – Word Wode Web), которая представляет из себя программную надстройку: миллионы связанных между собой документов, расположенных на компьютерах по всему миру.
Просматривать и взаимодействовать с документами Web позволяют программные продукты, называемые БРОУЗЕРАМИ. Для создания документов используется специальный язык HTHL (Hyper Text Markup Language), позволяющий встраивать в документы специальную информацию для броузеров.
Intranet (Интранет)– это частная корпоративная (обычно в пределах одной компании) сеть, построенная на тех же принципах и с тем же программным обеспечением, что и интернет, т.е. часть интернет вход в которую закрыт для посторонних. Такая сеть позволяет применять утилиты Интернет, например, электронную почту, броузеры, FTP в частной корпоративной сети. (Intranet – интрасеть, интранет, внутрикорпоративный Internet или внутрикорпоративная сеть, использующая стандарты, технологии и ПО Internet. Интрасети могут быть изолированы от внешних пользователей с помощью брандмауэра ((firewall) , защищающего их от несанкционированного доступа через Internet, или функционировать как автономные сети, не имеющие доступа извне. Обычно компании создают интрасети для своих сотрудников, но могут предоставлять доступ к ним своим деловым партнёрам и другим группам пользователей. В этом случае сеть называется extranet)

Броузеры – организуют взаимодействие с сервером используя технологию клиент-сервер.
В начале развития Web состояла из текстовых документов в ASCII, и броузеры были очень простыми. В дальнейшем понадобилось и текст и графику. Для более быстрого поиска в Web можно отключать графику и просматривать документы Web как тексты ASCII. Первым графическим броузером стал Mosaic, написанный Software Development Group, который поддерживался на платформах как Apple Machinfosh так и Microsoft Windows использовал несколько протоколов.

Принципы объединения сетей с помощью протоколов сетевого уровня.
В стандартной модели взаимодействия открытых систем OSI/ISO в функции сетевого уровня входит решение следующих задач:
• передача пакетов между конечными узлами в составных сетях;
• выбор маршрута передачи пакетов, наилучшего по некоторому критерию;
• согласование разных протоколов канального уровня, использующихся в отдельных подсетях одной составной сети.
Протоколы сетевого уровня реализуются, как правило, в виде программных модулей и выполняются на конечных узлах-компьютерах, называемых хостами, а также на промежуточных узлах - маршрутизаторах и шлюзах . Функции маршрутизаторов и шлюзов могут выполнять как специализированные устройства, так и универсальные компьютеры с соответствующим программным обеспечением.

Подсети соединяются между собой маршрутизаторами. Компонентами составной сети могут являться как локальные, так и глобальные сети. Внутренняя структура каждой сети на рисунке не показана, так как она не имеет значения при рассмотрении сетевого протокола. Все узлы в пределах одной подсети взаимодействуют, используя единую для них технологию. Так, в составную сеть, показанную на рисунке, входит несколько сетей разных технологий: локальные сети Ethernet, Fast Ethernet, Token Ring, FDDI и глобальные сети frame relay, X.25, ISDN. Каждая из этих технологий достаточна для того, чтобы организовать взаимодействие всех узлов в своей подсети, но не способна построить информационную связь между произвольно выбранными узлами, принадлежащими разным подсетям. Следовательно, для организации взаимодействия между любой произвольной парой узлов этой «большой» составной сети требуются дополнительные средства. Такие средства и предоставляет сетевой уровень.
Сетевой уровень выступает в качестве координатора, организующего работу всех подсетей, лежащих на пути продвижения пакета по составной сети. Для перемещения данных в пределах подсетей сетевой уровень обращается к используемым в этих подсетях технологиям.
Для сетевого уровеня необходима собственная система адресации, не зависящая от способов адресации узлов в отдельных подсетях, которая позволила бы на сетевом уровне универсальным и однозначным способами идентифицировать любой узел составной сети.
Естественным способом формирования сетевого адреса является уникальная нумерация всех подсетей составной сети и нумерация всех узлов в пределах каждой подсети.
Таким образом, сетевой адрес представляет собой пару: номер сети (подсети) и номер узла.
В качестве номера узла может выступать либо локальный адрес этого узла (такая схема принята в стеке IPX/SPX), либо некоторое число, никак не связанное с локальной технологией, которое однозначно идентифицирует узел в пределах данной подсети. В первом случае сетевой адрес становится зависимым от локальных технологий, что ограничивает его применение. Например, сетевые адреса IPX/SPX рассчитаны на работу в составных сетях, объединяющих сети, в которых используются только МАС - адреса или адреса аналогичного формата. Второй подход более универсален, он характерен для стека TCP/IP. И в том и другом случае каждый узел составной сети имеет наряду со своим локальным адресом еще один - универсальный сетевой адрес.
Данные, которые поступают на сетевой уровень и которые необходимо передать через составную сеть, снабжаются заголовком сетевого уровня. Данные вместе с заголовком образуют пакет. Заголовок пакета сетевого уровня имеет унифицированный формат, не зависящий от форматов кадров канального уровня тех сетей, которые могут входить в объединенную сеть, и несет наряду с другой служебной информацией данные о номере сети, которой предназначается этот пакет. Сетевой уровень определяет маршрут и перемещает пакет между подсетями.
При передаче пакета из одной подсети в другую пакет сетевого уровня, инкапсулированный в прибывший канальный кадр первой подсети, освобождается от заголовков этого кадра и окружается заголовками кадра канального уровня следующей подсети.
Информацией, на основе которой делается эта замена, являются служебные поля пакета сетевого уровня. В поле адреса назначения нового кадра указывается локальный адрес следующего маршрутизатора.

Семейство протоколов TCP/IP широко применяется для объединения компьютеров в сеть Internet. Единая сеть Internet состоит из множества сетей различной физической природы, от локальных сетей типа Ethernet и Token Ring, до глобальных сетей типа NSFNET (National Science Foundation Network - сеть NSFNet # группа сетей в США, объединённых высокоскоростной магистралью, обеспечивающая доступ учёным к суперкомпьютерным центрам. Основана Национальным научным фондом США (NSF) в 1986 г. В 1992 г. началась её коммерциализация, а с 1995 г. эксплуатация NSFNet прекращена).
TCP/IP охватывает целое семейство протоколов, прикладные программы и даже саму сеть. В состав семейства входят протоколы UDP, ARP, ICMP, TELNET, FTP и многие другие. TCP/IP - это технология межсетевого взаимодействия, технология Internet. Сеть, которая использует технологию internet, называется “internet”. Если речь идет о глобальной сети, объединяющей множество сетей с технологией internet, то ее называют Internet.
Архитектура протоколов TCP/IP предназначена для объединенной сети, состоящей из соединенных друг с другом шлюзами отдельных разнородных подсетей, к которым подключаются разнородные машины. Каждая из подсетей работает в соответствии со своими специфическими требованиями и имеет свою природу (и топологию) средств связи. Однако предполагается, что каждая подсеть может принять пакет информации (данные с соответствующим сетевым заголовком) и доставить его по указанному адресу в этой конкретной подсети. Не требуется, чтобы подсеть гарантировала обязательную доставку пакетов и имела надежный сквозной протокол. Таким образом, две машины, подключенные к одной подсети могут обмениваться пакетами.
Когда необходимо передать пакет между машинами, подключенными к разным подсетям, то машина-отправитель посылает пакет в соответствующий шлюз (шлюз подключен к подсети также как обычный узел). Оттуда пакет направляется по определенному маршруту через систему шлюзов и подсетей, пока не достигнет шлюза, подключенного к той же подсети, что и машина-получатель; там пакет направляется к получателю. Объединенная сеть обеспечивает
датаграммный сервис.