Модель TCP/IP — 4 уровня

4 Уровня TCP/IP

4

Прикладной (Application)

Протоколы для взаимодействия пользовательских приложений. Объединяет функции прикладного, представительского и сеансового уровней OSI.

HTTP/HTTPS FTP SMTP DNS SSH Telnet

3

Транспортный (Transport)

Обеспечивает доставку данных между приложениями. Контроль потока, сегментация и надёжность передачи.

TCP UDP SCTP

2

Интернет (Internet)

Маршрутизация пакетов между сетями. Логическая адресация (IP) и определение оптимального пути.

IP ICMP ARP IPsec NAT

1

Сетевого интерфейса (Network Interface)

Физическая передача данных. Объединяет канальный и физический уровни OSI. Работа с сетевыми адаптерами.

Ethernet Wi-Fi PPP Frame Relay

TCP Handshake

Клиент

SYN

SYN-ACK

ACK

Сервер

1

SYN

Клиент отправляет запрос на соединение

SYN=1, Seq=0

2

SYN-ACK

Сервер подтверждает и отвечает

SYN=1, ACK=1

3

ACK

Клиент подтверждает — соединение установлено

ACK=1

TCP/IP vs OSI

Уровень TCP/IP	Уровни OSI	Функции
Прикладной	7 6 5	Приложения, шифрование, сессии
Транспортный	4	Надёжная доставка, TCP/UDP
Интернет	3	Маршрутизация, IP-адресация
Сетевого интерфейса	2 1	Физическая передача, MAC-адреса

IP-адресация

IPv4

192.168.1.100

Формат: 32 бита (4 октета)

Диапазон: 0.0.0.0 — 255.255.255.255

Пример: 192.168.1.100/24

Сеть: 192.168.1.0

Хост: .100

IPv6

2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334

Формат: 128 бит (8 групп)

Запись: Шестнадцатеричная

Пример: 2001:db8::1

Преимущества: Больше адресов

Безопасность: IPsec встроен

Классы сетей

Class A: 1.0.0.0 — 126.255.255.255

Class B: 128.0.0.0 — 191.255.255.255

Class C: 192.0.0.0 — 223.255.255.255

Class D: 224.0.0.0 — 239.255.255.255 (Multicast)

Class E: 240.0.0.0 — 255.255.255.255 (Reserved)

IPv4 — Маски подсетей (CIDR)

Маска определяет какая часть адреса — сеть, а какая — хост. Чем больше префикс (CIDR), тем меньше хостов в сети.

/24 255.255.255.0 254 хоста

                            192.168.1.0
                            —
                            192.168.1.255
                        

Маска: 11111111.11111111.11111111.00000000
Префикс: 24 бита сеть + 8 бит хост

Сеть: 192.168.1.0

Broadcast: 192.168.1.255

Диапазон: 192.168.1.1 — .254

/23 255.255.254.0 510 хостов

                            192.168.0.0
                            —
                            192.168.1.255
                        

Маска: 11111111.11111111.11111110.00000000
Префикс: 23 бита сеть + 9 бит хост

Сеть: 192.168.0.0

Broadcast: 192.168.1.255

Диапазон: 192.168.0.1 — 192.168.1.254

💡 Важно: 3-й октет меняет значение! 192.168.0.0 и 192.168.1.0 — это ОДНА сеть при /23

/16 255.255.0.0 65,534 хоста

                            172.16.0.0
                            —
                            172.16.255.255
                        

Маска: 11111111.11111111.00000000.00000000
Префикс: 16 бит сеть + 16 бит хост

Сеть: 172.16.0.0

Broadcast: 172.16.255.255

Диапазон: 172.16.0.1 — 172.16.255.254

/8 255.0.0.0 16,777,214 хостов

                            10.0.0.0
                            —
                            10.255.255.255
                        

Маска: 11111111.00000000.00000000.00000000
Префикс: 8 бит сеть + 24 бита хост

Сеть: 10.0.0.0

Broadcast: 10.255.255.255

Диапазон: 10.0.0.1 — 10.255.255.254

Таблица подсетей (быстрая справка)

CIDR	Маска	Битов сеть	Битов хост	Хостов	Пример сети
/8	255.0.0.0	8	24	16,777,214	10.0.0.0
/16	255.255.0.0	16	16	65,534	172.16.0.0
/20	255.255.240.0	20	12	4,094	192.168.0.0
/22	255.255.252.0	22	10	1,022	10.0.0.0
/23	255.255.254.0	23	9	510	192.168.0.0
/24	255.255.255.0	24	8	254	192.168.1.0
/25	255.255.255.128	25	7	126	192.168.1.0
/26	255.255.255.192	26	6	62	192.168.1.0
/27	255.255.255.224	27	5	30	192.168.1.0
/30	255.255.255.252	30	2	2	Point-to-point

Формула количества хостов

                        Хостов = 2(32 − CIDR) − 2
                    

−2 потому что Network Address (все 0) и Broadcast Address (все 1) зарезервированы.

/24 → 2⁸ − 2 =

254

/23 → 2⁹ − 2 =

510

/16 → 2¹⁶ − 2 =

65,534

Инкапсуляция данных в TCP/IP

Процесс добавления заголовков на каждом уровне стека TCP/IP при передаче данных от приложения к сети

                            L4 — Прикладной (Application)
                        

Данные

HTTP / DNS

                            PDU: Данные приложения
                        

                            L3 — Транспортный (Transport)
                        

                                TCP/UDP
                            

Данные L4

                            PDU: Сегмент (TCP) / Датаграмма (UDP)

                            + Порты отправителя/получателя

                            L2 — Интернет (Internet)
                        

IP

TCP

Данные L3

                            PDU: Пакет (Packet)

                            + IP-адреса отправителя/получателя

                            L1 — Сетевого интерфейса
                        

FCS

ETH

IP

TCP

Данные

                            PDU: Кадр (Frame)

                            + MAC-адреса + FCS (CRC)

🖥️

Приложение

➜

Инкапсуляция

🌐

Сеть

➜

Декапсуляция

🖥️

Получатель

Заголовок TCP

20-60 байт

Минимум 20 байт + опции

Заголовок IP

20-60 байт

IPv4 минимум 20 байт

Заголовок Ethernet

14 + 4 байта

14 байт заголовок + 4 байта FCS

MTU Ethernet

1500 байт

Макс. размер полезной нагрузки