История развития стека протколов TCP/IP

МИНОБРНАУКИ РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Тверской государственный  технический университет» 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Реферат

по  дисциплине «Мультимедиа-технологии»

на тему «История развития стека протоколов TCP/IP» 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                                   Выполнил: студент  ИДПО

                                                   группы ИСТ 237-10

                                                   Сакардина О.О. 

                                                   Принял: Мамедова Э.М. 
 
 
 

Тверь 2012

Содержание 

Введение…………………………………………………………………………..3

Предпосылки к созданию стека протоколов TCP/IP ......................................5

Место стека протоколов TCP/IP в истории …………………………………...6

Структура TCP/IP ……………………………………………………………...10

История в лицах ………………………………………………………………..13

Заключение ………………………………………………………………………14

Список  литературы ………………………………………………………………15 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение 

     Интернет (Internet) – это сеть, объединяющая отдельные  локальные, региональные, национальные и глобальные сети, это глобальное сообщество мировых ИВС, которые  используют для информационного  обмена семейство протоколов TCP/IP. Дословно термин «Internet» означает «между сетей». Это отражает основную функцию Internet - объединение не только отдельных ЭВМ (хост-машин), но и обеспечение связи между различными сетями в глобальном масштабе. Это объединение даёт возможность обмена информацией между всеми ЭВМ, входящими в сети, подключённые к Internet. При этом не важно, в какой операционной системе работают хост-машины (Windows, UNIX и т.п.).

     Определение термина Internet было дано 24.10.1995 года Федеральным  советом США по компьютерным сетям (FNC - Federal Networking Couneil): "Internet - это глобальная информационная система, которая логически  соединена посредством адресного  пространства, основанного на протоколе IP (Internet Protokol) или заменяющих его  протоколов, способна поддерживать передачу данных посредством протокола ТСР (Transmission Contrel Protocol) или заменяющих его  протоколов, обеспечивает, использует или делает доступными услуги по передаче данных и соответствующую инфраструктуру"

     Transmission Control Protocol/Internet Protocol (TCP/IP) - это промышленный  стандарт стека протоколов, разработанный  для глобальных сетей.

     Стандарты TCP/IP опубликованы в серии документов, названных Request for Comment (RFC). Документы RFC описывают внутреннюю работу сети Internet. Некоторые RFC описывают сетевые сервисы  или протоколы и их реализацию, в то время как другие обобщают условия применения. Стандарты TCP/IP всегда публикуются в виде документов RFC, но не все RFC определяют стандарты. 

     Лидирующая  роль стека TCP/IP объясняется следующими его свойствами:

     Это наиболее завершенный стандартный  и в то же время популярный стек сетевых протоколов, имеющий многолетнюю  историю.

     Почти все большие сети передают основную часть своего трафика с помощью  протокола TCP/IP.

     Это метод получения доступа к  сети Internet.

     Этот  стек служит основой для создания intranet- корпоративной сети, использующей транспортные услуги Internet и гипертекстовую технологию WWW, разработанную в Internet.

     Все современные операционные системы  поддерживают стек TCP/IP.

     Это гибкая технология для соединения разнородных  систем как на уровне транспортных подсистем, так и на уровне прикладных сервисов.

     Это устойчивая масштабируемая межплатформенная среда для приложений клиент-сервер.

     TCP/IP - это средство для обмена информацией  между компьютерами, объединенными  в сеть. Не имеет значения, составляют  ли они часть одной и той  же сети или подключены к  отдельным сетям. Не играет  роли и то, что один из них  может быть компьютером Cray, а  другой Macintosh. TCP/IP - это не зависящий  от платформы стандарт, который  перекидывает мосты через пропасть, лежащую между разнородными компьютерами, операционными системами и сетями. Это протокол, который глобально  управляет Internet, и в значительной  мере благодаря сети TCP/IP завоевал  свою популярность.

     Понимание TCP/IP главным образом подразумевает  способность разбираться в наборах  таинственных протоколов, которые используются главными компьютерами TCP/IP для обмена информацией. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Предпосылки к созданию стека  протоколов TCP/IP

     Кто знает, что пошлют русские на орбиту в следующий раз: еще одного улыбающегося парня или… Об этом 'или' не хотелось даже думать.

     Ясно  было одно: необходимо срочно ускорить темпы работ по разработке новейших систем защиты, а на всякий случай еще  и нападения. Но вот беда - все 'военные' разработки рассредоточены по многочисленным институтам, университетам, секретным  лабораториям... Необходима была четкая, налаженная система, позволяющая различным  исследовательским центрам координировать свою работу, обмениваться информацией  по принципу 'каждый с каждым'. И работать эта система должна была таким  образом, чтобы выход из строя  одного 'узла' этой сети - скажем, в случае прицельного ядерного удара, - никоим образом не повлиял на работу остальных.

     Что должно было быть объединено в эту  сеть? Конечно, компьютеры, служившие  мозговым центром любой исследовательской  лаборатории. Но не только они. Концепция  Сети (пока что безымянной) предусматривала  интегрирование в единую структуру  множества мелких, как сказали  бы сегодня, - локальных 'подсетей'. При  этом каждая из них, сохраняя свою индивидуальность, становилась в то же время частью единой информационной структуры. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Место стека протоколов TCP/IP в истории

     В 1958 году, в ответ на запуск советского спутника, США создают организацию ARPA. Стек TCP/IP был разработан по инициативе Министерства обороны США более 20 лет назад для связи экспериментальной сети APRAnet с другими сетями как набор общих протоколов для разнородной вычислительной среды. Протокол TCP/IP предназна*ался только для передачи данных, и вне зависимости от того, что вы передаете (файлы, письма, документы), информация разбивается на небольшие пакеты, которые отправляются адресату отдельно друг от друга. Каждый пакет содержит какую-то часть сообщения или файла, а также служебную информацию, которая описывает, в частности, общее количество пакетов и собственно номер данного пакета. Часто пакеты прибывают не в той последовательности, которая необходима, потому что шли разными путями. Но благодаря служебной информации принимающий компьютер способен восстановить сообщение или файл в нужном порядке. Если какой-то пакет в пути затерялся, компьютер запросит у отправителя его новую копию, и так до тех пор, пока все пакеты не прибудут к месту назначения.

     Усилия  организации, направленные на исследования в области компьютерных технологий и способов передачи информации, возглавил  тогда д-р Ликлайдер. Ликлайдер  пришел в ARPA из Bolt, Beranek and Newman, Кембридж, МА. Произошло это в октябре 1962 года. Обработка, хранение, передача информации — все эти процессы тогда выполнялись  на перфокартах, что существенно  усложняло весь процесс исследований и расчетов. Ведь ARPA работало (как  и работают ныне многие научно-исследовательские  организации) на контрактной основе: заключались контракты на исполнение определенного раздела работы с  неправительственными организациями  или университетами, которые располагаются  в разных штатах, на разных побережьях. Поэтому первоначальная задача перед  доктором Ликлайдером стояла в изменении  самого технологического процесса способов передачи информации.

     При ARPA был создан Офис методов обработки  информации (Information Processing Techniques Office, IPT или IPTO).

     В 1963 году Ликлайдер начал тесное сотрудничество с Ларри Робертсом, который тогда  работал в Лаборатории Линкольна  над TX-2 проектом и был признанным специалистом в области компьютерной графики. В итоге Ларри оказался в ARPA. Ликлайдер так же активно  контактировал с MIT *, UCLA * и BBN, в итоге  склонив их к своему видению компьютерных сетей. В проекте ARPA III-21 о Ликлайдере говорится, что "он был первый, кто  почувствовал дух объединения исследователей вокруг первых систем, использующих временное  разделение информации, Ликлайдер облегчил понимание процессов сетевых  объединений".

     В ходе дискуссий было решено организовать сеть передачи данных, основанную на архитектуре, предложенной Паулом Бэраном в 60-ых годах. Это была архитектура сети с распределенными параметрами (рис.1.1.1, С). Преимущества ее были изложены Бэраном в работе "Введение в распределенную систему коммутаций", август 1964. Главное преимущество — высокая степень защищенности в случае поражения отдельных частей сети, что хорошо иллюстрирует рис. 1.1.1. Организация ARPA переростает в новую организацию под названием ARPANET.

     Но  и ARPANET, по-началу, была "без форм и  оболочки". Заслуга Ликлайдера заключалась, прежде всего, в том, что он первоначально  сформулировал концепцию сети как  средство коммуникации людей посредством  передачи информации. Сейчас это кажется  элементарным, но тогда надо было сформулировать то, чего еще нет и никогда не было. Поэтому Ларри Робертс утверждает, что именно такое видение сети Ликлайдером и его знание "как  сделать" помогло созданию ARPANET, а  затем и всех других сетей-потомков. Ликлайдер был мощный хозяйственник. Он работал по схеме: есть такая-то задача, нужны такие-то средства ее реализовать. Но никак не наоборот. Вследствие этого  в Министерстве обороны его упрекали тем, что проект требует технических  средств, которыми ни Министерство, ни промышленность на данный момент не располагают. На что Ликлайдер говорил, что  компьютерная индустрия будет отвечать их запросам, потому что у нее  нет вариантов: в ARPA ведутся передовые  разработки, за ними будущее. "Идет превращение  компьютера из арифметического процессора в средство общения. Компьютерная индустрия (производящие компании, университеты) смотрит на компьютер как на арифметическую машину. Это отражается на их проектах, это стоит в основе разработок. Мы должны изменить это представление  — и тогда назначение компьютера изменится". Ликлайдер обуславливал свою историческую миссию, понимая, что, изменив представление о компьютере, мы откроем его новые возможности. Ликлайдер развивал разработки в ARPANET не для немедленной выгоды, даже не для конкретной задачи соединения подразделений Министерства обороны  США, а как перспективную технологию, нацеленную в будущее. Очень интересен  тот факт, что работа с сетями до сих пор коммерчески выгодна  и популярна сегодня, сотни фирм работают в области разработок оборудования и программного обеспечения для  сетей. Боб Тэйлор в 1966 году получил $1 млн на финансирование проекта  экспериментальной сети ARPA и, поддавшись уговорам Робертса, перешел работать в ARPA над этим проектом.

     С каждым годом ARPANet росла и развивалась. В Сеть включались все новые и  новые участники: право доступа  в Сеть начали требовать себе сначала  все крупные лаборатории, потом - более мелкие. Наконец, в гонку  за ARPANet включились и высшие учебные  заведения. Военные ворчали, но соглашались. В 1972 году сеть связывала 50 университетов  и исследовательских центров. В  октябре 1972 года создатели сети ARPANet произвели сенсацию на международной  конференции, демонстрируя работу сети в течение трех дней. Профессионалы  не хотели, а может быть, и не могли  поверить, что сеть, содержащая 100 компьютеров, может надежно работать. С этого  момента Сеть становится международной. После конференции наступает  новый этап в развитии сети. Основной задачей стало объединение разнородных  сетей в единую Сеть.

     Лавина, спущенная в 1969 году, грохоча спускалась вниз по склону, все сильнее набирая  скорость. На какой-то момент она как  бы зависла на 'уступе': разработчики Сети просто не предусмотрели того, что созданное ими детище окажется таким популярным. В итоге, когда  в Сеть оказались соединенными уже  тысячи компьютеров, стало ясно: необходимо полностью переработать механизм доступа  к ARPANet. Такой механизм, названный 'протоколом TCP/IP', был введен в строй в 1983 году.

     Далее было договорено собраться в начале октября 1967 года для обсуждения протокола  и спецификации интерфейса процессора сообщений (IMP). В марте 1968 года был  написан многостраничный труд под  авторством Элмера Шапиро "Функциональное описание IMP", потом Гленн Кулер  написал вторую редакцию спецификации. Робертс и Бэрри Весслер на основе "гражданских" работ написали окончательную спецификацию, положенную в основу первого протокола для ARPANET. Из проекта ARPA III-32: "Протоколы  и построения сети были окончательно обсуждены на встрече в июне 1968 года. После чего ARPANET, как официальный  проект, начала свое существование". Программа, получившая название "Распределение  ресурсов компьютерных сетей", была принята 3 июня 1968 года и одобрена директором ARPA 21 июня. В проекте III-35 говорится, что Программа была "интересным документом. Заявленные цели программы  состояли в том, чтобы развить  опыт в компьютерных соединениях, улучшать и увеличивать производительность компьютерных систем путем разделения ресурса. Было отмечено, что поддержанные ARPA исследовательские центры обеспечили уникальную систему отладки (испытательный  стенд) для экспериментов работы с компьютерными сетями. Проведенные  исследования принесли непосредственную выгоду центрам и послужили ценными  результатами исследований в военной  области. Потребность ARPA в информации была удовлетворена, был выполнен эскиз  сети и составлена спецификация." Служба поставок Министерства Обороны  выступила агентом ARPA в приобретении соответствующего оборудования для ARPANET. 51 фирма заинтересовалась поставками оборудования. В итоге решили остановиться на BBN. Произошло это в декабре 1968.

     В 1983 году вышел первый стандарт для  протоколов TCP/IP, вошедший в Military Standarts (MIL STD), т.е. в военные стандарты, и  все, кто работал в сети, обязаны  были перейти к этим новым протоколам. Для облегчения этого перехода DARPA обратилась с предложением к руководителям  фирмы Berkley Software Design - внедрить протоколы TCP/IP в Berkeley(BSD) UNIX. С этого и начался  союз UNIX и TCP/IP.

     Спустя  некоторое время TCP/IP был адаптирован  в обычный, то есть в общедоступный  стандарт, и термин Internet вошел во всеобщее употребление. В 1983 году из ARPANET выделилась MILNET, которая стала относиться к Defence Data Network (DDN) министерства обороны  США. Термин Internet стал использоваться для обозначения единой сети: MILNET плюс ARPANET. И хотя в 1991 году ARPANET прекратила свое существование, сеть Internet существует, ее размеры намного превышают  первоначальные, так как она объединила множество сетей во всем мире

     Рождение  протокола TCP/IP, позволявшего пользователям  с легкостью подключаться к Internet при помощи обычной телефонной линии, совпало с другим событием - разделением ARPANet. Терпению военных пришел конец: их родная, лелеемая и подкармливаемая  серьезными капиталовложениями Сеть превратилась в проходной двор, в котором  постоянно толклись какие-то непонятные личности. Число подключенных в Сеть компьютеров еще не достигло тысячи. Даже с таким количеством пользователей  ни о какой секретности, понятно, не могло быть и речи. Поэтому  пентагоновские ястребы откромсали для своих нужд некоторую часть ARPANet, получившую название MILNet, а остальное  пространство Сети оставили на усмотрение жаждущей коммуникаций общественности. Так родился Internet.

     Однако  о настоящем 'рождении' речи еще не было, и Сеть продолжала оставаться рабочим инструментом узкого круга  специалистов. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Структура TCP/IP

     Чтобы понять, почему TCP/IP завоевал такую популярность и стал стандартом Интернета на последующие  годы, стоит поближе рассмотреть  его структуру. Стек TCP/IP обычно описывается  по аналогии с моделью OSI (Open System Interconnection), разработанной в начале 80-х годов  рядом организаций по стандартизации и представляющей взаимодействие протоколов в виде стека. В такой модели каждый уровень предназначен для решения  узкого круга задач и используется для предоставления сервиса для  более высоких уровней. Верхние  уровни ближе к пользователю и  работают с наиболее абстрактными объектами, тогда как нижние уровни сильно зависят  от физической среды передачи данных.

     Самый нижний (уровень IV) соответствует физическому  и канальному уровням модели OSI, отвечающим соответственно за физическую спецификацию характеристик сигнала, стандартизацию разъемов оборудования и обеспечение  надежной связи между двумя компьютерами (в глобальных сетях) или в рамках базовых топологий (в локальных  сетях). Однако идеологическим отличием TCP/IP от модели OSI является интерпретация  задач этого уровня. В TCP/IP этот уровень  не должен выполнять все функции, перечисленные выше, его задача проще  – организация интерфейса с частными технологиями подсетей. Уровень сетевых  интерфейсов (таково его название в  стеке TCP/IP) не регламентируется, но поддерживает все популярные стандарты физического  и канального уровня: для локальных  сетей это Ethernet, Token Ring, FDDI, Fast Ethernet, 100VG-AnyLAN, для глобальных сетей - протоколы  соединений "точка-точка" SLIP и PPP, протоколы территориальных сетей  с коммутацией пакетов X.25, frame relay. Разработана также специальная  спецификация, определяющая использование технологии ATM в качестве транспорта канального уровня. Обычно при появлении новой технологии локальных или глобальных сетей она быстро включается в стек TCP/IP за счет разработки соответствующего RFC (Request For Comments), определяющего метод инкапсуляции пакетов IP в ее кадры. Таким образом, из-за отсутствия жесткой регламентации физического и канального уровня, поддержке всех основных технологий передачи данных и быстрым откликом на появление новых стандартов, стек TCP/IP обладает хорошими свойствами расширяемости и масштабируемости, что позволяет ему уже на протяжение более чем 20 лет оставаться основным стандартом Интернет.

Следующий уровень TCP/IP (уровень III) - это уровень  межсетевого взаимодействия (называемый также сетевым), являющийся стержнем всей архитектуры TCP/IP, в задачу которого входит передача пакетов между сетями. В качестве основного протокола  этого уровня в стеке TCP/IP используется протокол IP (Internet Protocol), который изначально проектировался как хорошо масштабируемое средство передачи пакетов в составных  сетях, состоящих из большого количества сетей, объединенных как локальными, так и глобальными связями. Поэтому  протокол IP хорошо работает в сетях  со сложной топологией, рационально  используя наличие в них подсистем  и экономно расходуя пропускную способность  низкоскоростных линий связи. Протокол IP является дейтаграммным протоколом, то есть он не гарантирует доставку пакетов до узла назначения, но старается  это сделать (работая по принципу Best effort). К уровню межсетевого взаимодействия относятся также и все протоколы, связанные с составлением и модификацией таблиц маршрутизации, такие как  протоколы сбора маршрутной информации RIP (Routing Internet Protocol) и OSPF (Open Shortest Path First), а также протокол межсетевых управляющих  сообщений ICMP (Internet Control Message Protocol) и  протокол преобразования адресов ARP(Address Resolution Protocol). Именно благодаря этому  уровню стек TCP/IP может успешно объединять различные по своей структуре  и технологиям сети в единое целое, создавая интерсеть с единым адресным пространством.

Выше  уровня межсетевого взаимодействия находится уровень TCP (уровень II), соответствующий  транспортному и сеансовому уровню модели OSI. На этом уровне функционируют  протокол управления передачей TCP (Transmission Control Protocol) и протокол дейтаграмм пользователя UDP (User Datagram Protocol). Протокол TCP обеспечивает надежную передачу сообщений между  удаленными прикладными процессами за счет образования виртуальных  соединений (логических каналов). Протокол UDP обеспечивает передачу прикладных пакетов  дейтаграммным способом, как и IP, и выполняет только функции связующего звена между сетевым протоколом и многочисленными прикладными  процессами. Использование протокола TCP транспортного уровня позволило сделать более надежной доставку сообщений, чутко реагируя на ошибки передачи и загруженность линии связи.

Верхний уровень (уровень I) называется прикладным и соответствует представительному  и прикладному уровню модели OSI. За долгие годы использования в сетях  различных стран и организаций  стек TCP/IP накопил большое количество протоколов и сервисов прикладного  уровня. К ним относятся такие  широко используемые протоколы, как  протокол копирования файлов FTP, протокол эмуляции терминала telnet, почтовый протокол SMTP, используемый в электронной почте  сети Internet, гипертекстовые сервисы  доступа к удаленной информации, такие как WWW и многие другие.

Применение TCP/IP не ограничено глобальной сетью  Интернет. Это наиболее широко используемые во всем мире сетевые протоколы, применяемые  как в крупных корпоративных  сетях, так и в локальных сетях  с небольшим числом компьютеров. Например, Intranet (применение Internet-технологий внутри организации с целью распространения  и предоставления доступа к информации внутри компании) очень часто формируются  с использованием TCP/IP. В таких  средах TCP/IP может предложить существенные преимущества по сравнению с другими  протоколами организации сети. Одно такое преимущество состоит в  том, что TCP/IP работает на широком разнообразии аппаратных средств и операционных систем. Таким образом, можно быстро и легко создать гетерогенную сеть, использующую TCP/IP. Такая сеть могла бы иметь Macs, IBM совместимы машины, Sun Sparcstations, MIPS машины и так далее. Каждая из них может связываться  с другими, используя общий набор  протоколов. По этой причине TCP/IP стал чрезвычайно  популярным. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

История в лицах

     Фраза «отец-основатель» зачастую используется в отношении людей вроде Бенджамина франклина, Томаса Джефферсона и  Джорджа Вашингтона. Поразмыслим  же над ней с более глобальной точки зрения. А что может быть глобальнее, чем Веб? Поэтому мы познакомимся с 10 людьми, которые помогли всемирной  сети распространиться по нашей планете  и прийти к тому состоянию, в котором  мы видим ее сейчас.

     Винтон  Серф (создавший протокол IP), вице-президент Google, и Роберт Кэн (создавший протокол TCP) были основными разработчиками универсального протокола передачи данных и объединения сетей протоколов TCP/IP - базового протокола интернета.

     Фото  пионеров Интернета: Ликлайдер, Ларри Робертс, Паул Бэран,             Боб Тэйлор: 

Заключение

     Интернет  вырос далеко за пределы того, каким  его видели и проектировали, он перерос  те агентства и организации, которые  его создавали, они более не могли  играть в его росте доминирующую роль. Сегодня это мощная всемирная  сеть связи, основанная на распределенных коммутационных элементах - хабах и  каналах связи. С 1983 года Интернет растет по экспоненте, и едва ли ни одна деталь сохранилась с тех времен, –  Интернет все еще работает на основе набора протоколов TCP/IP.

     Если  термин «Интернет» первоначально использовался  для описания сети, построенной на базе Интернет – протокола IP, то сейчас это слово приобрело глобальный смысл и лишь иногда применяется  в качестве названия набора объединенных сетей. Строго говоря –Интернет, это  любой набор отдельных в физическом смысле сетей, которые соединены  между собой единым протоколом IP, что позволяет говорить о них, как об одной логической сети. Бурный рост Интернет, вызвал повышенный интерес  к протоколам TCP/IP,  в итоге появились специалисты и компании, которые нашли для него и ряд других приложений. Этот протокол начал использоваться для построения локальных вычислительных сетей (LAN - Local Area Network) даже тогда, когда не предусматривалось их подключение к сети Интернет. Кроме того, TCP/IP стал применяться при создании корпоративных сетей, которые взяли на вооружение Интернет – технологии, в том числе WWW (World Wide Web) – мировую паутину, чтобы наладить эффективный обмен внутрикорпоративной информацией. Эти корпоративные сети получили название «Интранет» и могут либо подключаться, либо нет к сети Интернет. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Список  литературы 

1. Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы / В.Г. Олифер. Н.А. Олифер. – СПб.: Питер, 2001. – 672 с.: ил.
2. Материалы свободной энциклопедии Wikipedia.
3. Материалы Internet.