По вашему запросу ничего не найдено :(
Убедитесь, что запрос написан правильно, или посмотрите другие
наши статьи:
Напомним немного про OSI
Современный мир немыслим без средств связи. Десятки миллионов устройств по всему миру связываются посредством компьютерных сетей. И каждая компьютерная сеть организована по определенным стандартам. Любые устройства взаимодействуют по общепринятой модели OSI, или Базовой Эталонной Модели Взаимодействия Открытых Систем. Данная модель определяет взаимодействие различных сетевых устройств на семи уровнях – Media (к ним относятся физический, канальный и сетевой) и Host – (транспортный, сеансовый, представления и прикладной). В данной статье мы рассмотрим два самых распространенных сетевых протокола транспортного уровня – TCP и UDP, примеры их применения, а также сравним их характеристики.
Видео: TCP и UDP | что это такое и в чем разница?
В чем же разница TCP и UDP?
Вообще, протоколы транспортного уровня широко применяются в современных сетях. Именно они позволяют гарантировать доставку сообщения до адресата, а также сохраняют правильную последовательность передачи данных. При этом протоколы имеют ряд различий, что позволяет использовать их профильно, для решения своих задач каждый.
Протокол TCP (Transmission Control Protocol) – это сетевой протокол, который «заточен» под соединение. Иными словами, прежде, чем начать обмен данными, данному протоколу требуется установить соединение между двумя хостами. Данный протокол имеет высокую надежность, поскольку позволяет не терять данные при передаче, запрашивает подтверждения о получении от принимающей стороны и в случае необходимости отправляет данные повторно. При этом отправляемые пакеты данных сохраняют порядок отправки, то есть можно сказать, что передача данных упорядочена. Минусом данного протокола является относительно низкая скорость передачи данных, за счет того что выполнение надежной и упорядоченной передачи занимает больше времени, чем в альтернативном протоколе UDP.
Протокол UDP (User Datagram Protocol), в свою очередь, более прост. Для передачи данных ему не обязательно устанавливать соединение между отправителем и получателем. Информация передается без предварительной проверки готовности принимающей стороны. Это делает протокол менее надежным – при передаче некоторые фрагменты данных могут теряться. Кроме того, упорядоченность данных не соблюдается – возможен непоследовательный прием данных получателем. Зато скорость передачи данных по данному транспортному протоколу будет более высокой.
Заключение и наглядное сравнение
Приведем несколько основных пунктов:
Надежность: в этом случае предпочтительнее будет протокол TCP, за счет подтверждения получения данных, повторной отправки в случае необходимости, а также использованию такого инструмента как тайм-аут. Протокол UDP такого инструментария не имеет, а потому при получении отправленные данные могут приходить не полностью;
Упорядоченность: опять будет предпочтительнее TCP, поскольку этот протокол гарантирует передачу пакетов данных именно в том порядке, в котором они были отправлены. В случае с UDP такой порядок не соблюдается;
Скорость: здесь уже лидировать будет UDP, так как более тяжеловесному TCP-протоколу будет требоваться больше времени для установки соединения, подтверждения получения, повторной отправки данных и т.д. ;
Метод передачи данных: в случае с TCP данные передаются потоково, границы фрагментов данных не имеют обозначения. В случае с UDP данные передаются в виде датаграмм – проверка пакетов на целостность осуществляется принимающей стороной только в случае получения сообщения. Также пакеты данных имеют определенные обозначения границ;
Сравнивая оба протокола, очевидно, что протокол TCP – это, можно сказать, «снайпер». Прицелился, выстрелил, зафиксировал попадание, ищет следующую цель. UDP – это, скорее, «пулеметчик» - выставил ствол в направлении врага и начал долбить очередями, не слишком заботясь о точности. Как в войсках важны обе эти воинские специальности, так и в интернете важны оба этих протокола. TCP применяется там, где требуется точная и подтверждаемая передача данных – например, отправка фотографий, или переписка между пользователями. UDP, в свою очередь, нужен для общения в голосовом формате, или при передаче потокового видео, например, с веб-камер или IP-камер.
Конфигурация вашей сетевой карты напрямую влияет, насколько эффективно взаимодействуют ваши сервера.
Необходимо понимать, как настройки автосогласования, скорости и дуплекса влияют на передачу данных, чтобы успешно поддерживать сетевое соединение. А также расскажем про дополнительные фичи, которые помогут находить и устранять сетевые неполадки.
В этой статье вы узнаете, как изменить настройки скорости, дуплекса и автосогласования в Linux с помощью команд ethtool.
Что такое полудуплекс, полный дуплекс и автосогласование?
Полудуплексный режим (Half-duplex) позволяет устройству отправлять или получать пакеты по очереди. Устройство, установленное в этот режим, не может выполнять оба действия одновременно.
Когда режим устройства находится в полнодуплексном режиме (Full-duplex), он также может отправлять и получать пакеты одновременно.
Автосогласование (Auto-Negotiation) - это механизм, с помощью которого устройство автоматически выбирает наиболее эффективный режим передачи на основе характеристик своих аналогов. Рекомендуется оставить автосогласование включенным, поскольку оно позволяет устройствам выбирать наиболее эффективные средства для передачи данных.
Что такое дуплексное несоответствие?
Такое происходит когда устройство с включенным автосогласованием подключается к устройству, которое не использует автосогласование. Конец соединения с активным автосогласованием все еще может определить скорость другого конца, но не может правильно определить дуплексный режим. Как правило, конец соединения с автоматическим согласованием будет использовать полудуплекс, тогда как другой конец может быть в дуплексном режиме. Эта ситуация считается дуплексным несоответствием (duplex mismatch).
Несоответствие дуплекса не прекращает связь полностью. Передача отдельных пакетов и небольших объемов данных не вызывают больших проблем. Однако при отправке большого объема данных с любого конца скорость значительно падает. Соединение работает, но производительность снижается, поскольку скорость передачи данных асимметрична и может привести к потере пакетов.
Как использовать команду Ethtool для настройки параметров сетевого адаптера
Ethtool - это команда конфигурации платы сетевого интерфейса, которая позволяет вам получать информацию и изменять настройки сетевого адаптера. Эти настройки включают скорость, дуплекс, автосогласование и многие другие параметры.
Помимо этого, ethtool используется для:
Получения идентификационной и диагностической информации
Получения расширенной статистики устройства
Контроля контрольной суммы
Контроля размеров кольца DMA и модерации прерываний
Контроля выбора очереди приема для устройств с несколькими очередями
Обновления прошивки во флеш-памяти
Для установки ethtool используйте следующие команды:
yum install ethtool [в Fedora, CentOS, RHEL]
sudo apt-get install ethtool [в Ubuntu, Debian]
Чтобы продолжить, вам нужно знать имя вашей сетевой карты.
Чтобы найти имя вашей сетевой карты, введите в командном терминале следующую команду:
ifconfig
Вывод покажет нам имя сетевой карты устройства.
enp0s3 Link encap:Ethernet HWaddr 00:1A:2B:3C:4D:5E
Теперь, когда вы определили имя устройства, проверьте текущие настройки скорости, автосогласования и дуплексного режима с помощью команды: ethtool имя_устройства.
В нашем конкретном примере команда выглядит так:
ethtool enp0s3
Выходные данные показывают, что текущая скорость равна 1000 Мбит/с, что дуплекс находится в режиме «Full», и что автосогласование включено.
Изменение настроек сетевого адаптера
Команда ethtool –s может использоваться для изменения текущих настроек путем определения значений скорости speed, дуплекса duplex и автосогласования autoneg в следующем формате:
sudo ethtool –s [device_name] speed [10/100/1000] duplex [half/full] autoneg [on/off]
Например, чтобы установить скорость 1000 Мбит/с, дуплексный режим - «полный», а автоматическое согласование - «включено», команда будет выглядеть так:
sudo ethtool –s enp0s3 speed 1000 duplex full autoneg on
Команда ethtool [имя_устройства] необходима для подтверждения того, что изменения были применены.
Сохранение настроек
Изменения, сделанные с помощью Ethtool, по умолчанию отменяются после перезагрузки системы.
Чтобы применить пользовательские настройки при каждой загрузке системы, отредактируйте файл для интерфейса устройства:
vi /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-enp0s3
Добавьте нужные значения в виде строки в конце файла, используя следующий синтаксис:
ETHTOOL_OPTS="speed [100|1000|10000] duplex [half|full] autoneg [on|off]”
Например:
ETHTOOL_OPTS="speed 1000 duplex full autoneg on”
Сохраните изменения и выйдите из файла.
Теперь изменения применяются после каждой перезагрузки и являются постоянными, если файл не будет изменен снова.
Просмотр статистики интерфейса
Если вы хотите получить статистику о вашей сетевой карте, введите команду:
sudo ethtool -S имя_устройства
Вывод этой команды будет выглядеть так:
NIC statistics:
rx_packets: 108048475
tx_packets: 125002612
rx_bytes: 17446338197
tx_bytes: 113281003056
rx_broadcast: 83067
tx_broadcast: 1329
rx_multicast: 3
tx_multicast: 9
rx_errors: 0
tx_errors: 0
tx_dropped: 0
multicast: 3
collisions: 0
rx_length_errors: 0
rx_over_errors: 0
rx_crc_errors: 0
rx_frame_errors: 0
rx_no_buffer_count: 0
rx_missed_errors: 0
tx_aborted_errors: 0
tx_carrier_errors: 0
tx_fifo_errors: 0
tx_heartbeat_errors: 0
tx_window_errors: 0
tx_abort_late_coll: 0
tx_deferred_ok: 0
tx_single_coll_ok: 0
tx_multi_coll_ok: 0
tx_timeout_count: 0
tx_restart_queue: 2367
rx_long_length_errors: 0
rx_short_length_errors: 0
rx_align_errors: 0
tx_tcp_seg_good: 0
tx_tcp_seg_failed: 0
rx_flow_control_xon: 0
rx_flow_control_xoff: 0
tx_flow_control_xon: 0
tx_flow_control_xoff: 0
rx_long_byte_count: 17446338197
rx_csum_offload_good: 107876452
rx_csum_offload_errors: 2386
rx_header_split: 0
alloc_rx_buff_failed: 0
tx_smbus: 0
rx_smbus: 0
dropped_smbus: 0
rx_dma_failed: 0
tx_dma_failed: 0
Использование приведенной выше команды - отличный способ устранения проблем с конкретной сетевой картой.
Физическое расположение конкретного сетевого адаптера
Вот действительно полезный трюк, который предлагает ethtool: допустим у вас есть сервер с несколькими сетевыми картами, и одна из них работает со сбоями, но вы не уверены, какая именно это карта. Вы можете использовать ethtool, чтобы заставить мигать индикатор сетевого адаптера, чтобы определить, какой сетевой адаптер вам нужен. Скажем, если вы хотите мигать светодиодом устройства Ethernet enp0s3 в течение 15 секунд - команда для этого будет выглядеть так:
sudo ethtool -p enp0s3 15
Светодиод начнет мигать, чтобы вы знали, с какой картой вы имеете дело.
Тестирование сетевой карты
Команда ethtool предлагает пару удобных тестов, которые вы можете запустить на сетевой карте:
Online - тесты nvram и тест ссылок
Offline - тестирует регистр, память, loopback, прерывание
Давайте запустим онлайн-тест на нашей сетевой карте. Эта команда выглядит так:
sudo ethtool -t enp0s3 online
После выполнения команда покажет нам результаты:
Учтите, что некоторые устройства не поддерживают offline тестирование.
Информация о драйвере
Чтобы узнать имя драйвера и связанную информацию о драйвере используйте:
ethtool -i eth0
Вывод:
driver: via-rhine
version: 1.5.0
firmware-version:
bus-info: 0000:00:06.0
supports-statistics: no
supports-test: no
supports-eeprom-access: no
supports-register-dump: no
supports-priv-flags: no
Заключение
Следуя этому руководству, вы успешно изменили настройки своей сетевой карты с помощью команд ethtool. Вы также лучше поняли, как режимы автосогласования и дуплекса влияют на производительность сервера. И заодно узнали пару интересных функций команды ethtool.
Международная организации ISO представляет свою уникальную разработку под названием OSI, которой необходимо создать базу для разработки сетевых стандартов.
Сетевая модель TCP/IP контролирует процесс межсетевого взаимодействия между компьютерными системами. Несмотря на это, модель OSI включает в себя 7 уровней сетевого взаимодействия, а модель TCP/IP - 4.
Межсетевой экран Netfilter определяет протоколы Некоторые из них могут быть заданы только косвенно.
Протоколы сетевого уровня и межсетевое экранирование
Для формирования сквозной транспортной системы необходимо предоставить сетевой уровень (Network Layer). Он определяет маршрут передачи данных, преобразует логические адреса и имена в физические; в модели OSI (Таблица 2.1) данный уровень получает дейтаграммы, определяет маршрут и логическую адресацию, и направляет пакеты в канальный уровень, при этом сетевой уровень прибавляет свой заголовок.
Протокол IP (Internet Protocol)
Основным протоколом является IP, который имеет две версии: IPv4 и IPv6. Основные характеристики протокола IPv4:
Размер адреса узла - 4 байта
В заголовке есть поле TTL
Нет гарантии при доставке, что будет правильная последовательность
Пакетная передача данных.
Если превысится максимальный размер для пакета, тогда обеспечивается его фрагментация.
Версия состоящее из четырех бит поле, которое содержит в себе номер версии IP протокола (4 или 6).
Длина заголовка - состоящее их 4х бит поле, которое определяет размер заголовка пакета.
Тип обслуживания поле, которое состоит из 1 байта; на сегодняшний день не используется. Его заменяют на два других:
DSCP, которое делит трафик на классы обслуживания, размер его составляет 6 бит.
ECN - поле, состоящее из 2 бит, используется в случае, если есть перегрузка при передаче трафика.
Смещение фрагмента используется в случае фрагментации пакета, поле которого равно 13 бит. Должно быть кратно 8.
"Время жизни" поле, длиной в 1 байт, значение устанавливает создающий IP-пакет узел сети, поле, состоящее из 1 байта
Транспорт поле, размером в один байт.
Доп. данные заголовка поле, которое имеет произвольную длину в зависимости от содержимого и используется для спец. задач.
Данные выравнивания. Данное поле используется для выравнивания заголовка пакета до 4 байт.
IP уникальный адрес. Адреса протокола четвёртой версии имеют длину 4 байта, а шестой 16 байт. IP адреса делятся на классы (A, B, C). Рисунок 2.2. Сети, которые получаются в результате взаимодействия данных классов, различаются допустимым количеством возможных адресов сети. Для классов A, B и C адреса распределяются между идентификатором (номером) сети и идентификатором узла сети
Протокол ICMP
Протокол сетевого уровня ICMP передает транспортную и диагностическую информацию.
Даже если атакующий компьютер посылает множество ICMP сообщений, из-за которых система примет его за 1 из машин.
Тип поле, которое содержит в себе идентификатор типа ICMP-сообщения. Оно длиною в 1 байт.
Код поле, размером в 1 байт. Включает в себя числовой идентификатор, Internet Header + 64 bits of Original Data Datagram включает в себе IP заголовок и 8 байт данных, которые могут быть частью TCP/UDP заголовка или нести информацию об ошибке.
Типы ICMP-сообщений, есть во всех версиях ОС Альт, и они подразделяются на две большие категории.
Протоколы транспортного уровня и межсетевое экранирование
При ПТУ правильная последовательность прихода данных. Основными протоколами этого уровня являются TCP и UDP.
Протокол UDP
Основные характеристики протокола UDP приведены ниже.
Простую структура, в отличие от TCP
Сведения придут неповрежденными, потому что проверяется контрольная сумма
Нет гарантии надёжной передачи данных и правильного порядка доставки UDP-пакетов
Последнее утверждение нельзя рассматривать как отрицательное свойство UDP. Поддержка протокола не контролирует доставку пакетов, значит передача данных быстрее, в отличие от TCP.
UDP-пакеты являются пользовательскими дейтаграммами и имеют точный размер заголовка 8 байт.
Адрес порта источника - поле, размером 16 бит, с № порта.
Адрес порта пункта назначения - поле, размером 16 бит, в котором есть адрес порта назначения.
Длина - размером 16 бит. Оно предназначено для хранения всей длины дейтаграммы пользователя и заголовка данных.
Контрольная сумма. Данная ячейка обнаруживается всею пользовательскую дейтаграмму.
В UDP контрольная сумма состоит из псевдозаголовока, заголовка и данных, поступивших от прикладного уровня.
Псевдозаголовок это часть заголовка IP-пакета, в котором дейтаграмма пользователя закодирована в поля, в которых находятся 0.
Передающее устройство может вычисляет итоговую сумму за восемь шагов:
Появляется псевдозаголовок в дейтаграмме.
В поле КС по итогу ставится 0.
Нужно посчитать число байтов. Если четное тогда в поле заполнения мы пишем 1 байт (все нули).
Конечный результат - вычисление контрольной суммы и его удаление.
Складываются все 16-битовых секций и дополняются 1.
Дополнение результата. Данное число и есть контрольная сумма
Убирается псевдозаголовка и всех дополнений.
Передача UDP-сегмента к IP программному обеспечению для инкапсуляции.
Приемник вычисляет контрольную сумму в течение 6 шагов:
Прописывается псевдозаголовок к пользовательской дейтаграмме UDP.
Если надо, то дополняется заполнение.
Все биты делятся на 16-битовые секции.
Складывается все 16-битовых секций и дополняются 1.
Дополнение результата.
Когда результат = нулю, убирается псевдозаголовок и дополнения, и получает UDP-дейтаграмму только семь б. Однако, если программа выдает иной рез., пользовательская дейтаграмма удаляется. Чтобы передать данные - инкапсулируется пакет.
В хосте пункта назначения биты декодируются и отправляются к звену данных. Последний использует заголовок для проверки данных, заголовок и окончание убираются, если все правильно, а дейтаграмма передается IP. ПО делает свою проверку. Когда будет все правильно, заголовок убирается, и пользовательская дейтаграмма передается с адресами передатчика и приемника. UDP считает контрольную сумму для проверки . Если и в этот раз все верно, тогда опять заголовок убирается, и прикладные данные передаются процессу.
Протокол TCP
Транспортный адрес заголовка IP-сегмента равен 6 (Таблица 2.2). Протокол TCP совсем другой, в отличие от протокола UDP. UDP добавляет свой собственный адрес к данным, которые являются дейтаграммой, и прибавляет ее IP для передачи.
TCP образует виртуальное соединение между хостами, что разрешает передавать и получать данные как поток байтов.
Также добавляется заголовок перед передачей пакету СУ.
Порт источника и порт приемника поля размером по 16 бит. В нем есть номер порта службы источника.
Номер в последовательности поле размером в 32 бита, содержит в себе номер кадра TCP-пакета в последовательности.
Номер подтверждения поле длиной в 32 бита, индикатор успешно принятых предыдущих данных.
Смещение данных поле длиной в 4 бита (длина заголовка + смещение расположения данных пакета.
Биты управления поле длиной 6 бит, содержащее в себе различные флаги управления.
Размер окна поле размером 16 бит, содержит в себе размер данных в байтах, их принимает тот, кто отправил данный пакет. Макс.значение размера окна - 40967байт.
Контр. сумма поле размером 16 бит, содержит в себе значение всего TCP-сегмента
Указатель поле размером 16 бит, которое используется, когда устанавливается флаг URG. Индикатор количества пакетов особой важности.
Опции - поле произв. длины, размер которого зависит от данных находящихся в нём.
Чтобы повысить пропускную функцию канала, необходим способ "скользящего окна". Необходимы только поля заголовка TCP-сегмента: "Window". Вместе с данным полем можно отправлять максимальное количество байт данных.
Классификация межсетевых экранов
Межсетевые экраны не позволяют проникнуть несанкционированным путем, даже если будет использоваться незащищенныеместа, которые есть в протоколах ТСР/IP.
Нынешние МЭ управляют потоком сетевого трафика между сетями с различными требованиями к безопасности. Есть несколько типов МЭ. Чтобы их сравнить, нужно с точностью указать все уровни модели OSI, которые он может просчитать. МЭ работают на всех уровнях модели OSI.
Пакетные фильтры
Изначально сделанный тип МЭ и есть пакетный фильтр. ПФ - часть маршрутизаторов, которые могут быть допущены к разным сист.адресам.
ПФ читают информацию заголовков пакетов 3-го и 4-го уровней.
ПФ применяется в таких разделай сетевой инфраструктуры, как:
пограничные маршрутизаторы;
ос;
персональные МЭ.
Пограничные роутеры
Главным приоритетом ПФ является скорость. Также пф ограничивать доступ при DoS-атаки. Поэтому данные пф встроены в большинство роутеров.
Преимущества пф:
Пф доступен для всех, так как остается в целостности ТСР-соединение.
Недостатки пакетных фильтров:
Пфпропускают данные с высших уровней
МЭ имеет доступ не ко всей информации
Большинство пф не аутентифицируют пользователя.
Для исходящего и входящего трафика происходит фильтрация.
МЭ анализирующие состояние сессии
Такие МЭ являются пакетными фильтрами, которые считывают сохраняемый пакет 4-го уровня OSI.
Плюсы МЭ четвертого уровня:
Информацию могут узнать только установленные соединения
Пф доступен для всех, остается в целостности ТСР-соединение
Прокси-сервер прикладного уровня
Если применять МЭ ПУ, тогда нам не потребуется устройство, чтобы выполнить маршрутизацию.
Прокси-сервер, анализирующий точный протокол ПУ, называется агентом прокси.
Такой МЭ имеют много преимуществ.
Плюсы прокси-сервера ПУ:
Прокси требует распознавание пользователя
МЭ ПУ проанализирует весь сетевой пакет.
Прокси ПУ создают детальные логи.
Минусы прокси-сервера ПУ:
МЭ использует больше времени при работе с пакетами
рикладные прокси работают не со всеми сетевыми приложениями и протоколами
Выделенные прокси-серверы
Эти прокси-серверы считывают трафик определенного прикладного протокола и не анализируют его полностью.
Прокси-серверы нужны для сканирования web и e-mail содержимого:
отсеивание Java-приложений;
отсеивание управлений ActiveX;
отсеивание JavaScript;
уничтожение вирусов;
блокирование команд, определенных для приложений и пользователя, вместе с блокирование нескольких типов содержимого для точных пользователей.