А. Григорьев - О чём не пишут в книгах по Delphi

Для адресации компьютера протокол IP использует уникальное четырёхбайтное число, называемое IP-адресом. Впрочем, более распространена форма записи этого числа в виде четырех однобайтных значений. Система назначения этих адресов довольно сложна и призвана оптимизировать работу маршрутизаторов, обеспечив прохождение широковещательных пакетов только внутри определенной части сети и т.п. Мы здесь не будем подробно останавливаться на этом, потому что в правильно настроенной сети программисту не нужно знать всех этих тонкостей: достаточно помнить, что каждый узел имеет уникальный IP-адрес, для которого принята запись в виде четырех цифровых полей, разделенных точками, например, 192.168.200.217. Также следует знать, что адреса из диапазона 127.0.0.1—127.255.255.255 задают так называемый локальный узел: через эти адреса могут связываться программы, работающие на одном компьютере. Таким образом, обеспечивается прозрачность местонахождения адресата. Кроме того, один компьютер может иметь несколько IP-адресов, которые могут использоваться для одного и того же или разных сетевых интерфейсов.

Кроме IP, в стеке TCP/IP существует еще несколько протоколов — ICMP, IGMP и ARP, — решающих задачи сетевого уровня. Эти протоколы не являются полноценными и не могут заменить IP. Они служат только для решения некоторых частных задач.

Протокол ICMP (Internet Control Message Protocol — протокол межсетевых управляющих сообщений) обеспечивает диагностику связи на сетевом уровне. Многим знакома утилита ping, позволяющая проверить связь с удаленным узлом. В основе ее работы лежат специальные запросы и ответы, определяемые в рамках протокола ICMP. Кроме того, этот же протокол определяет сообщения, которые получает узел, отправивший IP-пакет, если этот пакет по каким-то причинам не доставлен.

Протокол называется надежным (reliable), если он гарантирует, что пакет будет либо доставлен, либо отправивший его узел получит уведомление о том что доставка невозможна. Кроме того, надежный протокол должен гарантировать, что пакеты доставляются в том же порядке, в каком они отправлены и дублирования сообщений не происходит. Протокол IP в чистом виде не является надежным протоколом, т.к. в нем вообще не предусмотрены средства уведомления узла о проблемах с доставкой пакета. Добавление ICMP также не делает IP надежным, т.к. ICMP-пакет является частным случаем IP-пакета, и также может не дойти до адресата, поэтому возможны ситуации, когда пакет не доставлен, а отправитель об этом не подозревает.

Протокол IGMP (Internet Group Management Protocol — протокол управления межсетевыми группами) предназначен для управления группами узлов, которые имеют один групповой IP-адрес. Отправку пакета по такому адресу можно рассматривать как нечто среднее между адресной и широковещательной рассылкой, т. к. такой пакет будет получен сразу всеми узлами, входящими в группу.

Протокол ARP (Address Resolution Protocol — протокол разрешения адресов) необходим для установления соответствия между IP- и MAC-адресами. Каждый узел имеет таблицу соответствия. Исходящий пакет содержит два адреса узла: MAC-адрес для канального уровня и IP-адрес для сетевого. Отправляя пакет, узел находит в своей таблице MAC-адрес, соответствующий IP-адресу получателя, и добавляет его к пакету. Если в таблице такой адрес не найден, отправляется широковещательное сообщение, формат которого определяется протоколом ARP. Получив такое сообщение, узел, чей IP-адрес соответствует искомому, отправляет ответ, в котором указывает свой MAC-адрес. Этот ответ также широковещательный, поэтому его получают все узлы, а не только отправивший запрос, и все узлы обновляют свои таблицы соответствия.

Строго говоря, обеспечение правильного функционирования протоколов сетевого уровня — задача администратора системы, а не программиста. В своей работе программист чаще всего сталкивается с более высокоуровневыми протоколами и не интересуется деталями реализации сетевого уровня.

Протоколами транспортного уровня в стеке TCP/IP являются протоколы TCP и UDP. Строго говоря, они решают не только задачи транспортного уровня, но и небольшую часть задач уровня сессии. Тем не менее они традиционно называются транспортными. Эти протоколы мы рассмотрим детально в следующих разделах.

Уровни сессии, представлений и приложений в стеке TCP/IP не разделены: протоколы HTTP, FTP, SMTP и т.д., входящие в этот стек, решают задачи всех трех уровней. Мы здесь не будем рассматривать эти протоколы, потому что при использовании сокетов они в общем случае не нужны: программист сам определяет формат пакетов, отправляемых с помощью TCP или UDP.