A számítástechnika fejlődésével, s különösen az internet elterjedésével egyre többet hallani a TCP/IP-ről, de hogy pontosan hogyan működik, és mi az, nem sokan tudják. Pedig manapság a hálózatok alapjának számít ez a protokollcsalád.

TCP/IP - becsületes nevén Transmission Control Protocol / Internet Protocol - alapvető feladata, hogy a hálózatokon köz­lekedő csomagokat hiánytalanul és sértetlenül juttassa el a címzetthez. Ilyen hálózatnak tekinthető például maga az internet is. Bár nem feltétlenül hatékonyabb, mint bármelyik másik hálózati protokoll, azzal, hogy a világ­háló építőkövévé vált, vezető szerepet vívott ki magának versenytársaival szemben.

A 70-es években több hálózat működött egymástól függetlenül az Egyesült Államok­ban. Amikor megpróbálták összekapcsolni ezeket, kiderült, hogy nem lehetséges, mert mindegyik más protokollt, másfajta kommu­nikációt használt. Ezt az összeférhetetlen­séget kiküszöbölendő hozták létre TCP/IP néven a közös protokollcsaládot. Igaz ugyan, hogy ez csak két protokollra hivatkozik, mégis egy családról van szó, amelyből a TCP és az IP a két legfontosabb tag.

Rétegződés

A hálózatok kommunikációrétegenként, hierarchikusan épülnek fel, az egyes rétegek más-más feladatot látnak el. Az adatot szállí­tó csomag a legfelsőtől a legalsóig végig­megy az összes rétegen, majd kilép a háló­zatra, kis szerencsével eljut céljához, ott vi­szont épp fordított utat jár be: a legalsó réteg kapja fel, dobja felfelé a következő rétegek­hez, amíg végül meg nem érkezik céljához. A rétegzett hálózati architektúra felépítését az ISO (International Organization for Standardization; Nemzetközi Szabványügyi Hi­vatal) találta ki, és az úgynevezett OSI-mo­dell írja le. Ez az ajánlás hét réteget definiál, mivel azonban nagyon későn, jóval a TCP/IP elterjedése után vált szabvánnyá, a világon szinte senki nem tartja be. A TCP/IP mind­összesen négy réteget definiál - lássuk, melyek ezek, és milyen feladatot látnak el.

Az adatkapcsolási (fizikai) réteg

Adatkapcsolási rétegen a hálózati kapcsolatot megvalósító hardvert, azaz a hálózati kártyát vagy a jó öreg modemet és ezek meghajtó­programjait értjük. Ezek felelnek a helyes cso­magtovábbításért, például az Ethernet eseté­ben a hálókártya gondoskodik arról, hogy az adatok helyesen kerüljenek a kábel megfe­lelő ereibe. Visszafelé pedig a kártya, illetve annak meghajtója továbbítja az adatokat a felette levő réteghez. Ahhoz, hogy ez a rész­folyamat sikeres legyen, a meghajtó minden egyes adatcsomag elé fejlécet, mögé pedig CRC-ellenőrző összeget helyez. Az előbbi a címzésben és a csomag további sorsának eldöntésében, míg az utóbbi a sértetlenség ellenőrzésében játszik fontos szerepet.

A hálózati réteg: az IP birodalma

A hardverrétegről továbbengedett sértetlen csomag az IP (Internet Protokoll) birodalmá­ba, a hálózati rétegre érkezik. Az IP feladata a csomagok célba juttatása az optimális

útvonal megkeresésével. Nem foglalkozik azzal, hogy maga a csomag végül hogyan jut el céljához, nem tud arról, hogy „alatta" Ethernet, modemes vagy drót nélküli hálózat van-e. A lényeg a helyes IP-cím. Minden in­ternetre csatlakozó számítógépet az IP-címe azonosít a hálózaton. Például a Microsoft webkiszolgálójának címe 207.46.245.222 - akár a szokásos www.microsoft.com szöveget, akár e négy számsorozatot írjuk a cím mezőbe, a böngészőben megjelenik a cég nyitóoldala. Az IP fejléce tartalmazza többek között a feladó és a címzett IP-címét is, így adja tovább az adatot az adatkapcsolati rétegnek. A befelé jövő csomagoknál „lehámozza" saját fejlécét az „adatról", a fejléc egyéb mezői alapján megállapítja, hogy a „felette" levő rétegen ki a csomag címzettje, és így dobja azt tovább a TCP-nek.

A szállítási réteg: a TCP birodalma

IP-szinten nincs hibaellenőrzés: ha elveszett egy csomag, az már csak a szállítási rétegen derül ki - a TCP felel a biztonságos adatátvi­telért: ez az úgynevezett kapcsolatorientált protokoll. A TCP saját fejlécében sorszámoz­za a kimenő csomagokat, és ellenőrző összeggel látja el őket (checksum), a megérkezett csomagról pedig visszajelzést küld a feladónak. A feladó oldalán figyeli, hogy minden küldéshez megérkezik-e a visszajelzés, és ha ez nem történne meg a megadott időn belül, elveszettnek nyilvánítja, és újraküldi a csomagot. A TCP arról is visszajelzést küld, ha az ellenőrző összeg nem stimmel, a feladó tehát megtudja, hogy a csomag megsérült, és ez esetben is elküldi újra. Ha minden csomag beérkezett, elvégzi a sorba rendezést, majd a fejlécében levő portszám alapján továbbítja azt az alkalmazásrétegnek. Az egyes alkalmazások eltérő sorszámú portokat használnak a kommunikációhoz, így minden csomag a megfelelő alkalmazáshoz talál vissza. A portszám alapján a legtöbb esetben a szóban forgó alkalmazás is azonosítható.

Az alkalmazásréteg

Az idáig többször említett alkalmazás igazából alkalmazásprotokollt jelöl -ezek találhatók a kommunikáció legfelső szintjén. Az egyik legismertebb a HTTP (HyperText Transfer Protocol), amelyet internetes oldalak megtekintéséhez használunk. A TCP-nek édes mindegy, hogy az Internet Explorert vagy az Operát használjuk-e böngészésre, az ő számára kizárólag az számít, hogy a HTTP melyik portot veszi igénybe a kom­munikációhoz. Egy másik közismert proto­koll az állományok le- és feltöltésére használt FTP (File Transfer Protocol), vagy a levelek küldésének terhét magára vállaló SMTP (Simple Mail Transfer Protocol).

Egy másik fontos protokoll: UDP

A fentiekből már látható, miért hívtuk a bevezetőben protkollcsaládnak a TCP/IP-t, de még az előbb említett alkalmazásprotokollokkal kiegészítve sem teljes a felsorolás. Ismerkedjünk még egy fontos családtaggal!

Az UDP (User Datagram Protocol) tulajdonképpen a TCP „butított" változata. Ugyanúgy az IP és az alkalmazásprotokollok között helyezkedik el, de az adatfolyamot csak minimális mértékben irányítja. Sokkal gyorsabban használható, nincs visszajelzés és sorba rendezés. Végbemegy ugyan a csomagok épségének ellenőrzése, de nem foglalkozik azzal, hogy az adatok valóban megérkeznek-e a címzetthez.

Felmerülhet a kérdés, hogy mire is jó akkor az UDP. Vannak olyan helyzetek, amikor a TCP rendkívül korrekt, precíz csomagkezelése túl „körülményesnek" bizonyul. Gondoljunk például az interneten keresztül sugárzott rádióadásokra vagy vi­deókra, esetleg a telefonálásra: az adatcsomagok kis mérete miatt nem jelent túl nagy problémát, ha egy-egy útközben véletlenül elveszik - egyszerűen nem tűnik fel, vagy legalábbis sokkal kevésbé, mintha az adás vagy a beszélgetés meg-megszakadna, amíg várunk a hiányzó csomag megérkezésére és sorba rendezésére.

A DNS megkönnyíti internetes életünket

Amikor a böngészőben meg akarunk nyitni egy weboldalt, a címét több részből összeállítva adjuk meg. Például a www.knok.hu egy tartománynevet (knok.hu) és egy altartománynevet (www) tartalmaz. Ez azonban önmagában kevés ahhoz, hogy a kért oldal megnyíljon, hiszen a számítógépeket IP-címük azonosítja az interneten. A betű-kombinációt- konkrétan a tartomány nevét -tehát IP-címmé kell alakítani. Pontosan ez a feladata a DNS-nek (Domain Name System; tartománynévrendszer). A szolgáltatótól kapott hozzáféréssel írunk be egy tartománynevet a böngésző címsorába, a szolgáltatóhoz tartozó DNS-kiszolgáló átfordítja azt IP-címmé, persze csak ha található hozzá IP-címbejegyzés. Gépünk akkor fordul a DNS-hez, ha a helyi adatbázisban nem találja meg a megfelelő bejegyzést; ez a Windows XP esetén a \Windows\ System32\Drivers\Etc mappában található hosts állomány. Ha a helyi adatbázis nem segít, akkor a szolgáltató által megadott DNS-hez fordul. Előfordulhat, hogy itt sem talál választ. Ilyenkor továbblép az említett láncolatban, és egy másik kiszolgáló segítségét kéri.

Kilátások

Bár különösebb aggodalomra még nincs ok, azért a hálózati szakemberek már jó pár éve szembesültek azzal a problémával, hogy a TCP/IP aktuális formájában nem képes elegendő mennyiségű IP-címet kiosztani. A mostani rendszer a négy egybájtos értékből állítja össze az IP-címet, s így legfeljebb 4 milliárd darabot képes megkülönböztetni. Ez a jelenlegi internetes fejlődés mellett előbb-utóbb kevés lesz, de hogy mikor telik be, arról mindenkinek más a véleménye.

A következű generáció

A jelenleg használt IP teljes neve IPv4. A kilencvenes évek elejétől kezdve dolgoznak a címtartományt jócskán kibővítő IPv6-on, amely 16 bájtot biztosít a címek létrehozásá­hoz, és így elképesztő számú, 3 x 10^38 cím kerülhet kiosztásra. Szakemberek szerint akár évtizedekig is képes lesz egymás mellett működni a két IP-verzió, tehát nem kell aggódni amiatt, hogy holnapután már nem tudunk csatlakozni az internetre.

Hasznos segédletek:

A ping parancs IP-szinten működik: ellenőrzi, hogy egy elküldött adatcsomag eljut-e a címzettig és onnan vissza, majd megjeleníti, hogy ez mennyi időt vett igénybe, ami főképp hálózati, illetve internetes játékosok számára fontos.

Tracert: az összetett hibakereső

A teljes nevén traceroute paranccsal végigkövethetjük, milyen útvonalon közlekednek az adatcsomagok gépünktől az adott célállomásig. Ehhez az IP-fejlécben található TTL (Time to Live) értéket használja, amely meghatározza, hogy maximum hány aktív hálózati eszközt (általában valamilyen útválasztót) ejthet útba a csomag. A működési elv egyszerű: minden útválasztó eggyel csökkenti a rajta áthaladó csomag TTL-értéket, majd amikor az eléri a nullát, az útválasztó a csomag megsemmisüléséről üzenetet küld a feladónak. A tracert tehát az első csomagokat l-es TTL-értékkel küldi ki, így az a legközelebbi útválasztónál „meghal". A következő lépésekben mindig eggyel növel a TTL-t, a visszakapott üzenetekből pedig megtudja az útvonalon levő útválasztók címét.

Pathping: az adatfolyam-irányító

Ez a parancs tulajdonképpen az előző kettő kombinációja. Először megvizsgálja a csomag útvonalát, majd minden állomásnak küld egy-egy pinget. Ebből egy statisztikát hoz létre, amelyből kiderül, hogy volt-e csomagveszteség, és ha volt, melyik állomásnál.

IpConfig: a helyi beállítások lekérése

Segítségével lekérdezhetjük az aktuális IP-beállításokat. A parancs használható önmagában is, de több paramétere is van. Az Ipconfig /all részletesebb eredmé­nyeket küld vissza. Ha DHCP-kiszolgálótól kapjuk IP-címünket, akkor azt a /release paraméterrel „visszaadhatjuk", míg a /renew paraméterrel megújíthatjuk.