Олифер В.Г., Олифер Н.А. - Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы (4-ое изд.) - 2010 - обработка, страница 29

Если в сети используется разделяемая среда, то прежде чем физический уровень начнет передавать данные, канальный уровень должен проверить доступность среды. Как уже отиечалось, функции проверки доступности разделяемой среды иногда выделяют в отдельный подуровень управления доступом к среде (подуровень МАС). Если разделяемая среда освободилась (когда она не используется, то такая проверка, конечно, пропускается), кадр передается средствами физического уровня в сеть, проходит по тналу связи и поступает в виде последовательности битов в распоряжение физического уровня узла назначения. Этот уровень в свою очередь передает полученные биты «наверх« кзцзльному уровню своего узла.

Протокол канального уровня обычно работает в пределах сети, являющейся одной из согтзазяющих более крупной составной сети, объединенной протоколами сетевого уровня. Адреса, с которыми работает протокол канального уровня, используются для доставки каз~юз только в пределах этой сети, а для перемещения пакетов мезщу сетями применяются ухе адреса следующего, сетевого, уровня.

В локзльных сетях канальный уровень поддерживает весьма мощный и законченный набор функций по пересылке сообщений между узлами сети. В некоторых случаях протоколы кзнзльного уровня локальных сетей оказываются самодостаточными транспортными средгтваих н могут допускать работу непосредственно поверх себя протоколов прикладного урезал илн приложений без привлечения средств сетевого и транспортного уровней. Тем не кенте лля качественной передачи сообщений в сетях с произвольной топологией функций кзцьшьного уровня оказывается недостаточно. 11В Глава 4.

Архитектура н стандартизация сетей Сетевой уровень Сетевой уровень (пегууогк 1ауег) служит для образования единой транспортной системы, объединяющей несколько сетей, называемой составной сетью, или интернетом'. Технология, позволяющая соединять в единую сеть множество сетей, в общем случае построенных не оснбее разных технологий, называется технологией межсетевого взаимодействия (виегпевуопбпп). На рис. 4.8 показано несколько сетей, каждая из которых использует собственную технологию канального уровня: Ег(гегпец Е()1)1, То)ген К(пй, АТМ, Ргаше Ке!ау.

На базе зтих технологий любая из указанных сетей может связывать между собой любых пользователей, но только своей сети, и не способна обеспечить передачу данных в другую сеть. Причина такого положения вещей очевидна и кроется в существенных отличиях одной технологии от другой. Даже наиболее близкие технологии ЕАХ вЂ” Ег)гегпес, Е()Ш, Токеп К(пй, — имеющие одну и ту же систему адресации (адреса подуровня МАС, называемые МАС-адресами), отличаются друг от друга форматом используемых кадров и логикой работы протоколов.

Еще больше отличий между технологиями ЕАЯ и %АХ. Во многих технологиях ОЧАХ задействована техника предварительно устанавливаемых виртуальных каналов, идентификаторы которых применяются в качестве адресов. Все технологии имеют собственные форматы кадров (в технологии АТМ кадр даже называется иначе — ячейкой) и, конечно, собственные стеки протоколов. Рис. 4.8. Необходимость сетевого уровня ' Не следует путать интернет (со строчной буквы) с Интернетом (с прописной буквы). Интернст— это самая известная и охватывающая весь мнр реализация составной сети, построенная на основе технологии ТСР/1 Р.

Модель 08! Чтобы связаз ь между собой сети, построенные на основе столь отличающихся технологий, нужны 6ополнительные средства, и такие средства предоставляет сетевой уровень. Функции сетевого уровня реализуются: (з группой протоколов; () специальными устройствами — маршрутизаторами. Одной нз функций маршрутизатора является физическое соединение сашей. Маршрутизатор имеет несколько сетевых интерфейсов, подобных интерфейсам компьютера, к каждому из которых может быть подключена одна сеть. Таким образом, все интерфейсы маршрутизатора можно считать узлами разных сетей.

Маршрутизатор может быть реализован программно на базе универсального компьютера (например, типовая конфигурация Бп1х или %Ыоиз включает программный модуль маршрутизатора). Однако чаще маршрутизаторы реализуются на базе специализированных аппаратных платформ. В состав программного обеспечения маршрутизатора входят протокольные модули сетевого уровня. Итак, чтобы связать сети, показанные на рис. 4.8, необходимо соединить все зги сети маршрутизаторами и установить протокольные модули сетевого уровня на все конечные узлы пользователей, которые хотели бы связываться через составную сеть (рис.

4.9). Комп Рис. 4.9. Пример составной сати Дшаые, которые необходимо передать через составную сеть, поступают на сетевой уровень ш вышележащего транспортного уровня. Эти данные снабжаются заголовком сетевого уровня, Данные вместе с заголовком образуют пакет — так называется РГНФ сетевого уровня. Заголовок пакета сетевого уровня имеет унифицированный формат, не зависящий от фсрнатов кадров канального уровня тех сетей, которые могут входить в составную сеть, Глава 4, Архитектура н стандартизация сетей и несет, наряду с другой служебной информацией, данные об адресе назначения этого пакета. Для того чтобы протоколы сетевого уровня могли доставлять пакеты любому узлу составной сети, эти узлы должны иметь адреса, уникальные в пределах данной составной сети. Такие адреса называются сетевыми, или глобальными.

Каждый узел составной сети, который намерен обмениваться данными с другими узлами составной сети, наряду с адресом, назначенным ему на канальном уровне, должен иметь сетевой адрес. Например, на рис. 4.9 компьютер в сети Ег)гегпец входящей в составную сеть, имеет адрес канального уровня МАС1 и адрес сетевого уровня ХЕТ-А1; аналогично в сети АТМ узел, адресуемый идентификаторами виртуальных каналов Н)1 и Н)2, имеет сетевой адрес НЕТ-А2. В пакете в качестве адреса назначения должен быть указан адрес сетевого уровня, на основании которого определяется маршрут пакета.

Определение маршрута является важной задачей сетевого уровня. Маршрут описывается последовательностью сетей (или маршрутизаторов), через которые должен пройти пакет, чтобы попасть к адресату. Например, на рис. 4.9 штриховой линией показано три маршрута, по которым могут быть переданы данные от компьютера А к компьютеру Б. Маршрутизатор собирает информацию о топологии связей между сетями и на основе этой информации строит таблицы коммутации, которые в данном случае носят специальное название таблиц маршрутизации.

Задачу выбора маршрута мы уже коротко обсуждали в разделе «Обобщенная задача коммутации» главы 2. В соответствии с многоуровневым подходом сетевой уровень для решения своей задачи обращается к нижележащему канальному уровню. Весь путь через составную сеть разбивается на участки от одного маршрутизатора до другого, причем каждый участок соответствует пути через отдельную сеть. Для того чтобы передать пакет через очередную сеть, сетевой уровень помещает его в поле данных кадра соответствующей канальной технологии, указывая в заголовке кадра канальный адрес интерфейса следующего маршрутизатора.

Сеть, используя свою канальную технологию, доставляет кадр с инкапсулированным в него пакетом по заданному адресу. Маршрутизатор извлекает пакет из прибывшего кадра и после необходимой обработки передает пакет для дальнейшей транспортировки в следующую сеть, предварительно упаковав его в новый кадр канального уровня в общем случае другой технологии, Таким образом, сетевой уровень играет роль координатора, организующего совместную работу сетей, построенных на основе разных технологий. ПРИМЕР-АНАЛОГИЯ Можно найти аналогию между функционированием сетевого уровня и международной почтовой службы, такой, например, как 11 НЕ или ТЬГТ (рис.

4.10). Представим, что некоторый груз необходимо доставить из города Абра в город Кадзбрз, причем эти города расположены на разных континентах. Для доставки груза международная почта использует услуги различных региональных перевозчиков; железную дорогу, морской транспорт, авиаперевозчиков, автомобильный транспорт. Эти перевозчики могут рассматриваться квк аналоги сетей канального уровня, причем каждая «сеть» здесь построенз нэ основе собственной технологии.