Протоколы СЕТЕЙ

16.3.Протоколы СЕТЕЙ

16.3.1. Протоколы, кадры и организация связи.

Сетевые адаптеры передают и получают сообщения, которыми обмениваются компьютеры сети, а распространяются эти сообщения по кабелям. Однако подключение сетевых адаптеров к компьютерам и соединение их между собой — это еще не сеть. Набор этих устройств, становится сетью лишь в том случае, когда оговорены протоколы обмена сообщениями различных уровней. На нижнем уровне компьютеры связываются один с другим и с сервером посредством использования пакетов сообщений кадров. Кадр — это “порция” информации, передаваемая по локальной сети (именно обмен информацией и является основной целью создания сети). Сетевой адаптер и его управляющая программа, ориентированы, именно на передачу и прием таких кадров. Каждому компьютеру в сети при этом присваивается уникальный адрес, по которому можно отсылать сообщения.

Кадры сообщений могут отсылаться в самых разных ситуациях, в том числе:

· для открытия сеанса связи с другим сетевым адаптером;

· при передаче данных (например, файла);

· для подтверждения приема кадра данных;

· при отправке сообщения всем адаптерам;

· при закрытии сеанса связи.

Рекомендуемые материалы

Формат стандартного кадра показан на рисунке. Структуры кадров в различных сетях могут быть разными, но некоторые разделы присутствуют во всех вариантах. К ним относятся:

· идентификатор (сетевой адрес) отправителя;

· идентификатор (сетевой адрес) получателя;

· идентификатор содержимого кадра (тип кадра);

· данные или сообщение;

· контрольная сумма для обнаружения ошибок, возникших при передаче.

С помощью этих разделов решаются основные задачи, необходимые для нормального обмена данными, а именно: получение нужной информации, передача ее по правильному адресу, проверка правильности получения переданной информации.

16.3.2. Построение сетевых протоколов

 Многоуровневое построение сетевых протоколов обмена позволяет наиболее эффективно организовать взаимодействие компьютеров в сети. На нижнем уровне, например, определено, как заставить адаптер передать сообщение, но в нем нет таких понятий, как файл-сервер и перенаправление файлов. Верхний уровень, напротив, оперирует этими данными, но совершенно не интересуется устройством и даже названиями сетей. Только совместная работа этих уровней позволяет обеспечить правильное функционирование локальной сети. Кадр при этом оказывается разбитым на несколько уровней (рис.).

Когда на верхнем уровне принимается решение о передаче сообщения или файла, оно (сообщение или файл) передается на средний уровень (инструментом реализации этого уровня протокола может быть, например, сетевая BIOS) с указанием передать это сообщение другому компьютеру в сети (возможно, и серверу). На среднем уровне это сообщение организуется в “конверт” (т.е. в него добавляются заголовок и заключение). На нижнем уровне этот “конверт”, созданный NetBIOS, вкладывается в еще один “конверт” и в таком виде сообщение передается в сеть. На приемном конце сетевая программа “распечатывает внешний конверт” и передает результат среднему уровню, на котором отбрасывается очередной “конверт”, и сообщение (теперь это точная копия переданного) поступает на верхний уровень протокола компьютера-получателя.

Функционирование сети разбивается на подобные уровни потому, что различные аппаратные и программные компоненты сети производятся разными фирмами. Если все составляющие сети, от приложений до операционной системы и от сетевого адаптера до кабельной системы, выпущены одной фирмой, то можно установить любые соглашения на способ взаимодействия.

Однако такое случается очень редко. Фирмы — производители сетевого оборудования по-разному разбивают на этапы процедуру передачи данных, но все они при этом руководствуются эталонной моделью взаимодействия открытых информационных систем, совмещение с которой обеспечивает успешное взаимодействие всех компонентов локальной сети.

16.3.3. Модель OSI

Международной организацией по стандартизации разработан стандарт OSI (Open System Interconnection — взаимодействие открытых информационных систем). Большинство производителей систем для локальных сетей придерживается этого стандарта, однако пока он никем не реализован полностью. В коммуникационной модели OSI предусмотрено семь уровней. В большинстве современных операционных систем используется три или четыре уровня протокола.

Модель OSI определяет, как должен происходить обмен сообщениями между двумя компьютерами. Как уже было оговорено, в модели предусмотрено семь уровней (рис.), каждый из которых должен выполнять задачи, предназначенные только для него, и связываться с остальными с помощью определенного интерфейса. В настоящее время системы, полностью удовлетворяющей требования модели OSI, нет. Модель OSI является очень распространенным инструментом для ссылок, и ее изучение — неотъемлемая часть обучения любого профессионала.

· Физический. На этом уровне модели определены физические и электрические параметры коммуникационных устройств сети (витых пар, волоконно-оптических и коаксиальных кабелей, разъемов, буферных усилителей и т.д.). Это чисто аппаратный уровень. Несмотря на то, что все остальные уровни могут быть выполнены как аппаратно (с помощью специализированных микросхем), так и программно, все они считаются программными по отношению к первому уровню.

·  Канальный. На этом уровне определяются электрические сигналы, импульсы, которые передаются в сеть и поступают из нее. Здесь и только здесь формируются структура и методы электрического представления в сети передаваемой информации (последовательности битов, способы кодирования, маркеры). На этом же этапе решаются проблемы, связанные с обнаружением и исправлением ошибок (посредством запроса повторной передачи поврежденных кадров). Поскольку этот уровень довольно сложен, его часто разбивают на две ступени: управление доступом к носителю информации (непосредственная организации доступа к сети, т.е. передача маркера, контроль за коллизиями и др.) и управление передаваемыми данными.

· Сетевой. На этом уровне определяется маршрут следования пакетов данных, т.е. именно этот уровень отвечает за доставку информации по необходимому адресу. Если на уровне линий передач решается задача передачи данных между двумя ближайшими компьютерами, то процедуры сетевого уровня ответственны за передачу данных от отправителя к получателю. Примерами протоколов сетевого уровня являются IPX и IP.

· Транспортный. Если в сети пересылается несколько пакетов данных (например, когда большой файл разбивается на части, которые передаются последовательно), процедуры этого уровня управляют очередностью их передачи и вообще потоком данных в сети. Одной из операций, реализуемых В этом уровне, является обнаружение и уничтожение “двойников” — дублирующих друг друга паи тов. Протоколами транспортного уровня являются SPX и TCP.

· Уровень сеансов. Этот уровень управляет соединениями между компьютерами в сети. Он отвечает за создание, поддержку и прекращение сеанса связи в сети.

· Уровень представлений. Этот уровень отвечает за формат данных, включая сжатие данных для сокращения пересылаемых битов, и транслирует данные, полученные от прикладного уровня, в о)юр мат, используемый при передаче данных в сети. На компьютере-получателе этот уровень ретранслн рует данные в формат представления, используемый прикладным уровнем.

· Прикладной. Этот уровень является верхним из определенных в модели OSI и отвечает за выполне ние пользовательских приложений и функций управления сетью. На этом уровне прикладные про граммы получают доступ к сетевому программному обеспечению, отвечающему за передачу файлов

Одной из причин, по которой некоторые операционные системы считаются чисто ”фирменными” отличие от систем с открытой архитектурой), является несоблюдение ими всех требований модели ISO Например, были стандартизованы протоколы сети Ethernet, что позволило ее компонентам стать взаимо заменяемыми, однако даже эти стандарты не соответствуют требованиям модели ISO.

В 100VG AnyLAN также используется тип кадра, определенный в стандарте IEЕЕ 802.3, поэтому данные могут передаваться по сети наряду с данными Ethernet. Аналогично 100BaseT эта система может использовать сетевые интерфейсные платы, работающие со скоростями 10 и 100 Мбит/с, и переход на новую технологию может быть выполнен путем модернизации.

16.3.4. Асинхронный режим передачи

Асинхронный режим передачи (Asynchronous Transfer Mode — ATM) — это одна из самых новых высокоскоростных технологий. Хотя она уже некоторое время существует на рынке, только сейчас асинхронный режим передачи использует весь свой потенциал. В ATM определяется протокол физического уровня, в котором стандартные пакеты данных емкостью 53 байт, называемые ячейками, могут использоваться для одновременной передачи голоса, данных и видеоданных в реальном времени по одному кабелю. В этих ячейках содержится специальная информация идентификации, с помощью которой высокоскоростные аппаратные узлы ATM разделяют типы данных и проверяют правильность восстановления переданной информации.

Основной стандарт ATM работает со скоростью передачи данных 155Мбит/с, однако в некоторых случаях скорость может достигать 600Мбит/с. В настоящее время ведутся работы по увеличению скорости передачи данных для обычных персональных компьютеров, которая сейчас равняется 25Мбит/с.

ATM работает иначе, чем прочие стандарты, поэтому описанные выше пути модернизации в данном случае не подходят. Для установки ATM должно быть заменено все сетевое оборудование, а распространение асинхронного режима передачи все еще сдерживается высокими ценами, что закономерно для любой новой технологии. Учитывая то, что передача видеоинформации в реальном времени становится сегодня очень популярной, в ближайшем будущем ATM наверняка найдет свое место на рынке телекоммуникаций. Сейчас же этот стандарт остается лишь редко используемой технологией с очень хорошим потенциалом.

16.3.5. TCP/IP и Internet

TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol — протокол управления передачей/протокол Internet) — это имя сетевого протокола, используемого в Internet, впрочем, как и в большинстве операционных систем UNIX. TCP представляет собой протокол транспортного уровня, IP определяет протокол сетевого уровня, который отвечает за передачу блоков данных. TCP/IP — это обширный набор протоколов Internet и транспортных протоколов, который включает в себя File Transfer Protocol (FTP), Terminal Emulation (TELNET) и Simple Transfer Protocol (SMTP). TCP/IP был разработан U.S. Department of Defense в 1970 году как платформа и средство для взаимодействия различных типов аппаратного обеспечения (позже все это получило название Internet). Хорошим примером независимости сети от типов компьютеров является совместимость DOS, Windows и Windows 95, которая позволяет получать доступ к информации и передавать различные файлы через Internet.

"29 - Биофизический механизм восприятия света" - тут тоже много полезного для Вас.

Ниже перечислены основные преимущества TCP/IP.

•  Независимость от типа компьютеров. TCP/IP не разрабатывался для одного типа аппаратного обеспечения или программной среды. Он может использоваться в сетях любых типов.

•  Абсолютная адресация. TCP/IP обеспечивает уникальную идентификацию для каждого компьютера, входящего в сеть.

•  Открытые стандарты. Требования TCP/IP доступны как пользователям, так и разработчикам, и предложения по изменению стандарта могут быть внесены кем угодно.

•  Протоколы приложений. Протоколы TCP/IP позволяют взаимодействовать несовместимым системам. Так, например, высокоуровневые протоколы FTP и TELNET становятся "вездесущими" на любой платформе.

В течение многих лет этот протокол использовался только в сетях UNIX, однако быстрый рост Internet обеспечил его распространение на все виды локальных компьютерных сетей. Многие сетевые администраторы заметили, что они могут использовать TCP/IP для своих сетевых операционных систем, что значительно уменьшает количество проблем, связанных с потоками данных. Теперь в одной сети можно использовать несколько протоколов.