Операционные системы 2011 (1114689), страница 24
Текст из файла (страница 24)
На данном уровне обеспечивается корректнаятранспортировка данных и взаимодействие между программой-отправителем ипрограммой-получателем данных, т.е. обеспечивается программное взаимодействие (а невзаимодействие устройств). На этом же уровне принимается решение о выборе типатранспортных услуг (транспортировка данных с установлением виртуального канала илиже без оного). В случае установления виртуального канала осуществляется контроль зафактом доставки и обработка ошибок (при этом взаимодействие программы-отправителяи программы-получателя обеспечивается в терминах сообщений).
Если же виртуальныйканал не устанавливается, то уровень не несет ответственности за доставку пакетов. Натранспортном уровне может обеспечиваться выявление и исправление ошибок припередаче.Сеансовый уровень. Этот уровень обеспечивает управление сеансами связи. Наэтом уровне решаются задачи определения активной стороны, подтвержденияполномочий и паролей, а также решаются задачи организации меток, или контрольныхточек по сеансу, которые отражают состояние сеанса связи и позволяют в случаевозникновения сбоя восстанавливать сеанс с последней контрольной точки (т.е. повторятьпередачу не с начала, а с последней установленной контрольной точки).Уровень представления данных обеспечивает унификацию используемых в сетикодировок и форматов передаваемых данных.Прикладной уровень (уровень прикладных программ).
На этом уровнеформализуются правила взаимодействия с прикладными системами (например, с веббраузером). Ради этого уровня выстраивается вся структура организации сетевоговзаимодействия.протоколiii-1интерфейсi-1……2211Сетевое устройство 1Сетевое устройство 2Рис. 67. Логическое взаимодействие сетевых устройств по i-ому протоколу.1.2.11 Семейство протоколов TCP/IP.
Соответствие модели ISO/OSIРассмотрим еще одну модель организации сетевого взаимодействия — семействопротоколов TCP/IP (Рис. 68). Это классическая четырехуровневая модель организации82сетевого взаимодействия. Протоколы семейства TCP/IP основаны на сети коммутациипакетов. Изначально данные протоколы были разработаны как стандарт военныхпротоколов в агентстве перспективных разработок DARPA министерства обороны США.Цель этой разработки – создание устойчивой децентрализованной сети, которая могла быфункционировать в коммуникационной среде, имеющей недетерминированнуюнадёжность и производительность. В итоге, агентство DARPA разработало сетьARPANET, которая в своем развитии легла в основу современной сети Internet (посколькуэто семейство протоколов было интегрировано в ОС BSD Unix).4.
Уровень прикладных программ3. Транспортный уровень2. Межсетевой уровень1. Уровень доступа к сетиРис. 68. Семейство протоколов TCP/IP.Проведём сопоставление моделей TCP/IP и ISO/OSI.Уровень доступа к сети. Этот уровень соответствует физическому и канальномууровням модели ISO/OSI. Уровень доступа к сети специфицирует доступ к физическойсети. На этом уровне решаются проблемы сетевого адаптера, драйвера сетевого адаптера ипроблемы среды передачи данных.Межсетевой уровень (или internet-уровень). В некотором смысле емусоответствует сетевой уровень модели ISO/OSI. Т.е. на этом уровне решаются проблемыадресации и маршрутизации по сети.
В отличие от сетевого уровня модели OSI,межсетевой уровень модели TCP/IP не устанавливает соединений с другими машинами.Транспортный уровень. Этому уровню соответствуют сеансовый и транспортныйуровни модели ISO/OSI. Транспортный уровень модели TCP/IP обеспечивает доставкуданных от компьютера к компьютеру, обеспечивает средства для поддержки логическихсоединений между прикладными программами. В отличие от транспортного уровнямодели OSI, в функции транспортного уровня TCP/IP не всегда входят контроль заошибками и их коррекция. На этом уровне имеется возможность использованияпротоколов передачи, которые устанавливают виртуальное соединение или неустанавливают его.Уровень прикладных программ.
Этот уровень разрешает проблемы уровняпредставления и уровня прикладных программ модели ISO/OSI. Уровень прикладныхпрограмм модели TCP/IP состоит из прикладных программ и процессов, использующихсеть и доступных пользователю. В отличие от модели OSI, прикладные программы самистандартизуют представление данных.Эти уровни модели TCP/IP являются пакетными: на каждом уровне системаоперирует порциями данных, обладающими характеристиками соответствующего уровня(Рис. 69). Двигаясь от верхнего уровня модели к нижнему, содержательная информацияпри необходимости дробится на пакеты фиксированного размера, и к каждому из нихдобавляется заголовочная информация.
При этом пока содержательная информациядоходит до уровня доступа к сети, объём соответствующей ей служебной информациистановится достаточно большим.83Уровень прикладных программпотокTCPТранспортный уровеньUDPсегментМежсетевой уровеньсообщениепакетдейтаграммаУровень доступа к сетифреймРис. 69. Взаимодействие между уровнями протоколов TCP/IP.Итак, основные свойства протоколов семейства TCP/IP следующие:Устойчивая работа в недетерминированных условиях линий связиОткрытость (доступность для использования) стандартов протоколовНезависимость от аппаратного обеспечения сети передачи данных (за счёт наличияуровня доступа к сети)Унифицированная модель именования сетевых устройствСтандартизованные протоколы прикладных программТеперь остановимся на каждом из уровней модели TCP/IP более подробно.Протоколы уровня доступа к сети обеспечивают систему средств для передачиданных другим устройствам в сети.
В качестве примера можно привести семействопротоколов Ethernet, являющееся разработкой исследовательского центра компанииXerox (1976 г.). Протоколы Ethernet предполагают наличие широковещательной сети,использующей единую магистраль (общую шину). Для сетевых устройств, подключаемыхк этой магистрали, обеспечивается режим, называемый множественный доступ сконтролем несущей и обнаружением конфликтов (Carrier Sense Multiple Access withCollision Detection — CSMA/CD). Эти сетевые устройства работают в следующем режиме.Так как сеть широковещательная, все сообщения, которые перемещаются по общейшине, видны всем адаптерам сетевых устройств.
Каждый адаптер слушает шину изабирает те сообщения, которые адресованы соответствующему сетевому устройству.Термин множественный децентрализованный доступ означает, что в любой моментлюбое из устройств может попытаться выдать сообщение на общую шину. При этомвозможно возникновение конфликтных ситуаций.
Термин контроль несущей означает,что каждый абонент, «слушая» сеть, распознает, свободна она или занята. Как только сетьстановится свободной, устройство может «закидывать» очередную порцию данных. Приэтом устройство «слушает» как свою передачу, так и передачи других абонентов.«Бросая» сообщение в сеть, устройство способно распознать искажения, которыеозначают, что какое-то еще устройство также пытается послать данные в сеть. В этомслучае обычно реализуется следующая стратегия: оба абонента прекращают вещание иберут тайм-аут на некоторый случайный промежуток времени (чтобы минимизироватьповторные коллизии), а затем повторяют свои попытки. Данная сеть обладает типичныминедостатками широковещательной сети: при интенсивной работе часто возникаетситуация, когда общая шина занята.
Также при интенсивной работе возрастает частотаконфликтов, что ведет к снижению производительности системы.В качестве физической среды передачи данных используются самые разные среды:это может быть «толстый» Ethernet (к толстой медной полосе адаптеры подключаются спомощью «клёпочного» механизма), «тонкий» Ethernet (аналог домашнего84телевизионного кабеля), витая пара (скрутка служит для погашения электромагнитныхпомех), оптоволокно, радиосигнал. Все эти среды передачи данных стандартизируютсяпротоколами Ethernet.Семейство протоколов Ethernet является широко распространённым, но кромепротоколов этого семейства на уровне доступа к сети есть и другие протоколы.Межсетевой уровень. Протокол IP — один из основных протоколов, в честькоторого получило название всё семейство TCP/IP.
Данный протокол реализуетследующие функции:формирование дейтаграмм;поддержание системы адресации;обмен данными между транспортным уровнем и уровнем доступа к сети;организация маршрутизации дейтаграмм;разбиение и обратная сборка дейтаграмм.Отметим, что протокол IP – без установления логического соединения, и он необеспечивает обнаружение и исправление ошибок.Основная функция этого протокола — поддержание системы межсетевойадресации (internet-адресации), позволяющей объединять различные (гетерогенные) сети вединое целое, а также организация маршрутизации. IP-адрес — это 32-разрядное число,которое кодирует информацию о номере конкретной сети и номере сетевого устройствавнутри этой сети.
Интерпретация адреса происходит по префиксным двоичным разрядам.Все IP-адреса разбиваются на следующие классы (Рис. 70).Формат класса A позволяет задавать адреса до 126 сетей с 16 млн. хостов в каждой(сетью класса А обладают ведущие межнациональные корпорации), класса B — до 16382сетей с 65536 хостами, и, наконец, класса C — 2 млн. сетей с 254 хостами в каждой.Среди IP-адресов классов А, В и С имеются предопределённые (например, если номерсети и номер сетевого устройства равны нулю, то считается, что это IP-адрес текущегосетевого устройства).
Формат класса D предназначен для многоадресной рассылки.Остальные адреса используются для служебных целей. Отметим, что на сегодняшниймомент в мире складывается ситуация, когда 32-битных IP-адресов не хватает, и ведутсяразработки по использованию более длинной адресации. Система TCP/IP предполагаетвозможность экономного расходования IP-адресов, т.е.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
