Олифер В.Г., Олифер Н.А. - Компьютерные сети. Принципы, технологии, протоколы (4-ое изд.) - 2010 - обработка, страница 33

4. 1 о. Соответствие функций различных устройств сети уровням модели ОД1 Именно к таким устройствам, работающим на физическом уровне, относятся, например, сетевые повторители, называемые также концентраторами, или хабами. Они повторяют злектрические сигналы, поступающие на одни их интерфейсы, на других своих интерфейсах, улучшая их характеристики — мощность и форму сигналов, синхронность их следования.

Коммутаторы локальных сетей поддерживают протоколы двух нижних уровней, физического и канального, что дает им возможность работать в пределах стандартных топологий. Маршрутизаторы должны поддерживать протоколы всех трех уровней, так как сетевой уровень нужен им для объединения сетей различных технологий, а протоколы нижних уровней — для взаимодействия с конкретными сетями, образующими составную сеть, например ЕсЬегпес или аетате Ке!ау. Коммутаторы глобальных сетей (например, АТМ), работающие на основе технологии виртуапьпых каналов, могут поддерживать как два уровня протоколов, так и три. Протокол сетевою уровня нужен им в том случае, если они поддерживают процедуры автоматического упзвовлеиия виртуальных каналов.

Так как топология глобальных сетей произвольная, без сетевого протокола обойтись нельзя. Если же виртуальные соединения устанавливаются миивистраторами сети вручную, то коммутатору глобальной сети достаточно поддержимть только протоколы физического и канального уровней, чтобы передавать данные по уке проложенным виртуальным каналам. Компьютеры, на которых работают сетевые приложения, должны поддерживать протоколы всех уровней.

Протоколы прикладного уровня, пользуясь сервисами протоколов уровня представления и сеансового уровня, предоставляют приложениям набор сетевых услуг в аиде сетевого прикладного программного интерфейса (АР!). Протокол транспортнош уровня также работает на всех конечных узлах. При передаче данных через сеть два Глава 4. Архитектура и стандартизация сетей модуля транспортного протокола, работающие на узле-отправителе и узле-получателе, взаимодействуют друг с другом для поддержания транспортного сервиса нужного качества.

Коммуникационные устройства сети переносят сообщения транспортного протокола прозрачным образом, не вникая в их содержание. В компьютерах коммуникационные протоколы всех уровней (кроме физического и части функций канального уровня) реализуются программно операционной системой или системными приложениями. Конечные узлы сети (компьютеры и компьютеризованные устройства„например мобильные телефоны) всегда предоставляют как информационные, так и транспортные услуги, а промежуточные узлы сети — только транспортные. Когда мы говорим, что некоторая сеть предоставляет только транспортные услуги, то подразумеваем, что конечные узлы находятся за границей сети.

Это обычно имеет место в обслуживающих клиентов коммерческих сетях. Если же говорят, что сеть предоставляет также информационные углу~и, то это значит, что компьютеры, предоставляющие эти услуги, включаются в состав сети. Примером является типичная ситуация, когда поставщик услуг Интернета поддерживает еще и собственные веб-серверы. Вспомогательные протоколы транспортной системы Настало время сказать, что на рис. 4.15 показан упрощенный вариант распределения протоколов между элементами сети. В реальных сетях некоторые из коммуникационных устройств поддерживают не только протоколы трех нижних уровней, но и протоколы верхних уровней. Так, маршрутизаторы реализуют протоколы маршрутизации, позволяющие автоматически строить таблицы маршрутизации, а концентраторы и коммутаторы часто поддерживают протоколы БХМР и ге!пей которые не нужны для выполнения основных функций этих устройств, но позволяют конфигурировать их и управлять ими удаленно.

Все эти протоколы являются протоколами прикладного уровня и выполняют некоторые вспомогательные (служебные) функции транспортной системы. Очевидно, что для работы прикладных протоколов сетевые устройства должны также поддерживать протоколы промежуточных уровней, таких как !Р и ТСР/Ш)Р. Вспомогательные протоколы можно разделить на группы в соответствии с их функциями. С) Первую группу вспомогательных протоколов представляют протоколы маршруяшзацпа, такие как К1Р ОБРЕ ВОР Без этих протоколов маршрутизаторы не смогут продвигать пакеты, так как таблица маршрутизации будет пустой (если только администратор не заполнит ее вручную, но зто не очень хорошее решение для крупной сети). Если рассматривать не только стек ТСР/1Р, но и стеки протоколов сетей с виртуальными каналами, то в эту группу попадают служебные протоколы, которые используются для установления виртуальных каналов.

(4 Другая группа вспомогательных протоколов выполняет преобразование афесов. Здесь работает протокол О!ч5, который преобразует символьные имена узлов в 1Р-адреса. Протокол 1)НСР позволяет назначать 1Р-адреса узлам динамически, а не статически, что облегчает работу администратора сети. Информационные и транспортные услуги Слой менеджмента Пользовательский слой Слой управления Рно. 4.16. Три группы протоколов И хотя такое «горизонтальное» деление протоколов пока не является общепринятым для компьютерных сетей, оно полезно, так как позволяет глубже понять назначение проток«зов.

Кроме того, оно объясняет сложности, возникающие при соотнесении некоторых п1ютоколов уровням, модели 061. Например, в книгах одних авторов протоколы маршуутизацпи могут находиться на сетевом уровне, в книгах других — на прикладном. Это происходит не из-за небрежности авторов, а из-за объективных трудностей классификаппп. Модель 03! хорошо подходит для стандартизации протоколов, которые переносят польюзательский график, то есть протоколов пользовательского слоя. В то же время она в шрзздо меньшей степени годится для стандартизации вспомогательных протоколов. 0 Третью группу образуют протоколы, которые используются для управления сегпью.

В стеке ТСР/1Р здесь находится протокол БХМР (Яппр1е Хегтуог)г Мапапешепг Ргососо1 — простой протокол управления сетью), который позволяет автоматически собирать информацию об ошибках и отказах устройств, а также протокол Те!пег, с помощью которого администратор может удаленно конфигурировать коммутатор или маршрутизатор. При рассмотрении вспомогательных протоколов мы столкнулись с ситуацией, когда деленпз протоколов на уровни иерархии (то есть деления «по вертикали»), присушего модели 061, оказывается недостаточно. Полезным оказывается деление протоколов на группы «по горизонтали». И хотя такое деление отсутствует в модели 051, оно существует в других стеках протоколов.

Например, при стандартизации сетей! Я)Х, которые, как мы уже упоминали, используют как принцип коммутации пакетов, так и принцип коммутации каналов, все протоколы разделяют на три слоя (рис. 4.16): й пользовательский слой (пзег р!апе) образует группа протоколов, предназначенных для того, чтобы переносить пользовательский голосовой трафик; () слой управления (сопгго! р1апе) составляют протоколы, необходимые для установления соединений в сети; (1 слой менеджмента (шапаяешепг р1апе) объединяет протоколы, поддерживающие операции менеджмента, такие как анализ ошибок и конфигурирование устройств. Глава 4.

Архитектура и стандартизация сетей Поэтому многие авторы и помещают протоколы маршрутизации на сетевой уровень, чтобы каким-то образом отразить функциональную близость этих протоколов к транспортным услугам сети, которые реализуются протоколом 1Р Выводы Эффективной моделью средств взаимодействия компьютеров в овти является многоуровневая структура, в которой модули вышележащего уровня при решении овоих задач рассматривают средства нижележащего уровня как некий инструмент.

Каждый уровень данной структуры поддерживает интерфейсы двух типов. Во-первых, это интерфейсы услуг с выше- и нижележащими уровнями «своей иерархии средств. Во-вторых, зто одноранговый интерфейс со средствами другой взаимодействующей стороны, расположенными на том же уровне иерархии. Этот интерфейс называют протоколом. Иерархически организованный набор протоколов, достаточный для еэаимодейотвия узлов в сети, называется стеком протоколов.

Протоколы нижних уровней часто реализуются комбинацией программных и аппаратных срвдотв, а протоколы верхних уровней — как правило, программными средствами. Программный модуль, реализующий некоторый протокол, называют протокольной сущностью, или тоже протоколом. В начале 80-х годов !80, 1ТО-Т при участии некоторых других международных органиэаций по стандартизации разработали стандартную модель взаимодействия открытых систем (081). Модель 081 содержит описание обобщенного представления средств сетевого взаимодействия и используется в качвстве своего рода универсального языка сетевых специалистов, именно поэтому ее называют справочной моделью. Модель 081 определяет 7 уровней взаимодействия, дает им стандартные имена, указывает, какие функции должен выполнять каждый уровень.

В зависимости от области действия различают стандарты отдельных компаний, стандарты специальных комитетов и объединений, национальные стандарты, международные стандарты. Важнейшим направлением стандартизации в области вычислительных сетей является стандартизация коммуникационных протоколов. Примерами стандартизованных стеков протоколов являются ТСР/1Р,!РХ/ЗРХ, Ма!В!08/ЗМВ, 081, ОЕСпег, ЗМА. Лидирующее положение занимает стек ТСР/1Р, он используется для связи десятков миллионов компьютеров всемирной информационной сети Интернет.