TCP/IP-mallin ymmärtäminen

Tervetuloa tutustumaan internetin selkärankaan! Tänään perehdytte TCP/IP-malliin, joka on verkkotekniikan keskeinen käsite.

TCP/IP on lyhenne sanoista Transmission Control Protocol/Internet Protocol. Kyse ei ole vain yhdestä protokollasta, vaan internetin verkkolaitteiden yhdistämiseen käytettävästä viestintäprotokollien kokonaisuudesta.

Kuvitelkaa rakentavanne monimutkaisen koneen ilman piirustuksia. Se olisi kaaos!

TCP/IP:n kaltaiset verkk mallit tarjoavat jäsennellyn tavan ymmärtää, miten eri verkkokomponentit ja protokollat toimivat yhdessä. Ne jakavat monimutkaiset prosessit pienempiin ja hallittaviin kerroksiin.

• Yksinkertaistaa suunnittelua: Jokaisella kerroksella on oma tehtävänsä.
• Edistää yhteentoimivuutta: Eri valmistajien laitteet voivat viestiä keskenään.
• Helpottaa vianmääritystä: Ongelman sijainti on helpompi paikantaa.

TCP/IP-malli jakaa verkkoviestinnän neljään erilliseen kerrokseen. Tietoja siirretään lähetyksen aikana näissä kerroksissa alaspäin ja vastaanoton aikana ylöspäin.

Kerroksista ylin on lähimpänä käyttäjää ja alin lähimpänä fyysistä verkkoa:

• Sovelluskerros
• Siirtokerros
• Internet-kerros
• Verkkoyhteyskerros

Tämä on loppukäyttäjää lähimpänä oleva kerros. Siinä verkkosovellukset, kuten verkkoselain tai sähköpostiohjelma, ovat vuorovaikutuksessa verkon kanssa.

Sovelluskerros tarjoaa sovelluksille palvelut tietojen vaihtamiseen. Yleisiä protokollia ovat:

• HTTP/HTTPS: verkkoselailuun
• FTP: tiedostojen siirtoon
• DNS: verkkotunnusten muuntamiseen IP-osoitteiksi

Siirtokerros vastaa päästä päähän tapahtuvasta viestinnästä eri isännissä toimivien sovellusten välillä. Se varmistaa, että tiedot siirtyvät yhden koneen prosessista toisen koneen prosessiin.

Se jakaa tiedot pienempiin osiin, joita kutsutaan segmenteiksi, ja huolehtii niiden luotettavasta tai epäluotettavasta toimituksesta.

• TCP (Transmission Control Protocol): luotettava ja yhteyssuuntautunut. Ajatelkaa sitä puheluna.
• UDP (User Datagram Protocol): nopeampi, yhteydetön ja epäluotettavampi. Se muistuttaa postikortin lähettämistä.

Internet-kerros (jota OSI-mallissa kutsutaan myös verkkokerrokseksi) käsittelee loogista osoitteistusta ja datapakettien reititystä eri verkkojen välillä.

Sen tärkein protokolla on IP (Internet Protocol), joka määrittää, miten datapaketit osoitetaan ja reititetään isäntien välillä.

• Määrittää laitteille yksilöivät IP-osoitteet.
• Valitsee tiedoille parhaan kulkureitin.
• Tämän kerroksen paketteja kutsutaan datagrammeiksi.

Verkkoyhteyskerros (jota kutsutaan OSI-mallissa myös siirtoyhteyskerrokseksi tai siirtoyhteys- ja fyysiseksi kerrokseksi) on alin kerros. Se käsittelee tietojen fyysistä siirtämistä tietyn verkkovälineen kautta.

Se määrittää, miten tiedot lähetetään ja vastaanotetaan fyysisesti paikallisessa verkko-osuudessa. Tähän kuuluvat:

• MAC-osoitteet: verkkoliitäntöjen yksilöivät laitteisto-osoitteet.
• Ethernet: langallisiin yhteyksiin.
• Wi-Fi: langattomiin yhteyksiin.
• Verkkokorttien laiteajurit.

Kun lähetätte tietoja, ne kulkevat TCP/IP-kerroksissa alaspäin. Jokaisessa kerroksessa tietojen ympärille lisätään ylimääräisiä tietoja eli otsake (ja joskus loppuosa).

Tätä prosessia kutsutaan kapseloinniksi:

1. Sovellustiedot (esimerkiksi sähköpostinne)
2. Siirtokerros lisää TCP/UDP-otsakkeen (tuloksena on segmentti)
3. Internet-kerros lisää IP-otsakkeen (tuloksena on datagrammi/paketti)
4. Verkkoyhteyskerros lisää kehysotsakkeen ja -lopukkeen (tuloksena on kehys) ja lähettää tiedot bitteinä.

Kun tiedot vastaanotetaan, ne kulkevat kohdelaitteen TCP/IP-kerroksissa ylöspäin. Jokaisessa kerroksessa vastaava otsake (ja loppuosa) poistetaan, jolloin seuraavan kerroksen tiedot paljastuvat.

Tätä prosessia kutsutaan kapseloinnin purkamiseksi:

1. Verkkoyhteyskerros vastaanottaa bitit ja poistaa kehyksen otsakkeen ja lopukkeen (paljastaa datagrammin)
2. Internet-kerros poistaa IP-otsakkeen (paljastaa segmentin)
3. Siirtokerros poistaa TCP/UDP-otsakkeen (paljastaa sovellustiedot)
4. Sovelluskerros käsittelee alkuperäiset tiedot (esimerkiksi näyttää sähköpostin).

Hienoa työtä! Olette oppineet TCP/IP-mallin perusrakenteen.

• Siinä on neljä kerrosta: sovellus-, siirto-, internet- ja verkkoyhteyskerros.
• Jokaisella kerroksella on verkkoviestinnässä oma tehtävänsä.
• Kapselointi ympäröi tiedot niiden kulkiessa alaspäin, ja kapseloinnin purku poistaa ympäröivät tiedot niiden kulkiessa ylöspäin.
• Malli tekee verkkoviestinnästä tehokasta, luotettavaa ja hallittavaa.

Seuraavaksi tutustutte tarkemmin näissä kerroksissa käytettäviin protokolliin!