Операционные системы 2011 (1114689), страница 25
Текст из файла (страница 25)
имеется возможность выделенияIP-адресов по двум стратегиям: долговременная (постоянные IP-адреса) икратковременная (IP-адреса выделяются на время сеанса).32 битаКласс AСеть0ХостКласс B10Класс C11СетьХостСеть0ХостКласс D1110Группа11ГруппаКласс E11Рис. 70. Система адресации протокола IP.85Как отмечалось выше, каждый из уровней взаимодействует с соседними уровнями(в соответствии с теми или иными протоколами) порциями данных, имеющимиспецифичные для каждого уровня названия.
Так, для межсетевого уровня пакетназывается дейтаграммой. Одна из основных задач протокола IP – это маршрутизациядейтаграмм.Протокол IP подразумевает использование некоторых специализированныхкомпьютеров. Это компьютеры, предназначенные для организации физическогообъединения различных сетей, называются шлюзами. То есть шлюз – это устройство,которое единовременно может принадлежать двум и более сетям.
В общем случае шлюзимеет два и более сетевых адаптера, на которых функционирует соответствующее число(два или более) стеков протоколов.Перед межсетевым уровнем стоит задача маршрутизации — по имеющему IPадресу получателя необходимо определить маршрут следования пакета. Эта задачараспадается на две подзадачи. Первая подзадача — это проблема организации адресации влокальной сети, в рамках которой происходит взаимодействие. И здесь особыхсложностей не возникает, поскольку специфика межсетевого уровня позволяетотносительно просто организовать взаимодействие машин в рамках одной локальной сети.Вторая подзадача — это организация адресации между различными сетями. Для решенияэтой задачи используются шлюзы, которые одновременно принадлежат разным сетям, атакже маршрутизаторы, которые решают задачу, через какой шлюз необходимо отправитьпакет.
Отметим, что стек протоколов TCP/IP позволяет компьютерам совмещатьнесколько функций: одна и та же машина может быть одновременно и шлюзом, имаршрутизатором, и хостом, причем работающий за ней пользователь может недогадываться об организации локальной сети, в которой он работает.Рассмотрим пример (Рис. 71). Пусть необходимо послать сообщение от машиныA1 машине A2. Машина A1 находится в сети A, а машина A2 — в сети C, причем сеть Aсоединена лишь с сетью B посредством шлюза G1, а сеть C соединена также лишь с сетьюB, но посредством шлюза G2.
Соответственно, маршрутизатор должен учитывать этиособенности при решении задачи маршрутизации. Обратим ваше внимание, что накомпьютерных шлюзах реализовано только два уровня протоколов, поскольку длярешения задачи транспортировки пакетов из одной сети в другую достаточны лишьналичие этих двух уровней.Хост А1Хост А2УровеньприкладныхпрограммТранспортныйуровеньУровеньприкладныхпрограммТранспортныйуровеньШлюз G1Шлюз G2МежсетевойуровеньМежсетевойуровеньМежсетевойуровеньМежсетевойуровеньУровеньдоступак сетиУровеньдоступак сетиУровеньдоступак сетиУровеньдоступак сетиСеть AСеть BСеть CРис. 71. Использование шлюзов для передачи пакетов.86Транспортный уровень.
Два основных протокола транспортного уровня – TCP иUDP. Одним из важнейших протоколов данного уровня является протокол TCP(Transmission Control Protocol — протокол управления передачей данных), который, равнокак и протокол IP, дал свое название всему семейству протоколов. Этот протоколпослужил некоторым «прародителем» этого семейства протоколов, посколькуМинистерство Обороны США, когда начинало исследование ARPANET, ставило передсобой задачу разработки сети, устойчивой к недетерминированной физической средепередачи данных.
И одним из условий было, чтобы полученная сеть работала корректнокак на линиях с устойчивой передачей данных (в которых количество ошибок мало), так ина линиях, в которых возникает большое число ошибок. Это требование и его реализацияобусловило распространение семейства протоколов TCP/IP (и, в общем-то, развитиесовременных сетей, поскольку проблема дисбаланса различных сетей с точки зрениянадежности каналов актуальна и по сей день, а разработанные протоколы решали этупроблему).Протокол TCP — это протокол, обеспечивающий установление виртуальногоканала, а это означает, что он обеспечивает последовательную передачу пакетов,контролирует доставку пакетов и отрабатывает сбои (пакет либо не доставляется, либодоставляется в целостном состоянии).
Для обеспечения заявленных качеств данныйпротокол подразумевает отправку по сети подтверждающей информации, из-за чегосодержательная пропускная способность может очень сильно падать, особенно на линияхсвязи с плохими техническими характеристиками. Итак, этот протокол подразумевает, чтодля каждого полученного пакета адресат обязан отправить подтверждение о доставке. Кэтому необходимо добавить, что в данном протоколе действует поддержка времени: есличерез некоторое время после отправки пакета подтверждение так и не пришло, тосчитается, что отправленный пакет пропал, и начинается повторная посылка пропавшегопакета.Некоторой альтернативой служит протокол UDP (User Datagram Protocol —протокол пользовательских дейтаграмм).
Протокол UDP не обеспечивает установлениевиртуального соединения. Данный протокол подразумевает отправку пакетов по сети безгарантии их доставки (он выбрасывает пакет и сразу же «забывает» о нем).Таким образом, те прикладные протоколы, которые основываются на TCP,оперируют передачей сообщений. Сообщения разбиваются на пакеты, и эти пакетывыбрасываются в сеть.
Принимающая сторона на каждый пришедший пакет отправляетподтверждение и собирает соответствующие пакеты в сообщение. При этом порядокотправки пакетов может не соответствовать порядку их прибытия на принимающуюсторону. Прикладные протоколы, основанные на UDP, оперируют передачей пакетов.Уровень прикладных программ. Этот уровень специфицирует протоколыпостроения распределённых сетевых приложений. На этом уровне находятся протоколы,часть которых опираются на протокол TCP, а часть — на UDP. Выбор между TCP и UDPосновывается на том, насколько критична потеря информации, и на сфере реализацииприложений (детерминированное или недетерминированное качество линий связи).Протоколы, которые основываются на принципах работы протокола TCP,обеспечивают доступ и работу с заведомо корректной информацией, причем именно всреде межсетевого взаимодействия (internet), и эти протоколы требуют корректнойдоставки.
В частности, это протокол TELNET (Network Terminal Protocol) — прикладнойпротокол, эмулирующий терминальное устройство (сетевой терминал); протоколмежсетевого перемещения файлов FTP (File Transfer Protocol); протокол передачипочтовых сообщений SMTP (Simple Mail Transfer Protocol).Есть ряд прикладных протоколов, основанных на использовании протокола UDP.Эти протоколы оказываются относительно быстрыми, поскольку максимально сниженынакладные расходы на передачу, но они допускают наличие ошибок.87Часть подобных протоколов действуют в рамках локальной сети, где качестволиний связи детерминировано. В частности, в большинстве случаев протокол NFS(Network File System) сетевой файловой системы функционирует именно в рамкахлокальной сети, и очень редко его запускают в межсетевом режиме.Другая часть протоколов должна контролироваться, с одной стороны, наприкладном уровне, а с другой стороны, эти протоколы предполагают обмен оченьнебольшими порциями данных.
К таким протоколам относится DNS (Domain NameService), который позволяет мнемоническим способом именовать сетевые устройства. Вчастности, этот протокол осуществляет преобразования IP-адресов в мнемоническиеимена и обратно. Мнемонический адрес строится справа налево перечислением доменныхимён соответствующих уровней (пример – jaffar.mlab.cs.msu.su). Доменные имена первогоуровня определяют принадлежность данного имени по двум категориям: национальной(когда доменное имя определяет страну – fi, ru, su, de и др.) и по принадлежностикомпьютера к организации, занимающейся определённой деятельностью (com, org, gov,net и др.). Существует организация, которая распределяет доменные имена первогоуровня. Владелец доменного имени i-го уровня может по своему усмотрениюраспределять доменные имена (i+1)-го уровня.1.3Основы архитектуры операционных системЭтот раздел мы начнем с определения базовых понятий, среди которых оченьважным для нас станет понятие операционной системы.
Этот термин имеет различныетолкования в разных изданиях – мы остановимся на следующем.Операционная система — это комплекс программ, в функции которого входитобеспечение контроля за существованием, использованием и распределением ресурсоввычислительной системы. Напомним, что вычислительная система может включать в свойсостав как физические, так и виртуальные ресурсы. Чтобы дать более ясную картину того,что же мы будем считать операционной системой, разберем детально её функции.Начнем с того, что операционная система обеспечивает контроль засуществованием ресурсов. Под этим понимается обеспечение операционной системойреализации виртуальных ресурсов и предоставление средств доступа к физическимресурсам.
Для любого ресурса степень его доступности зависит от операционной системы.Существуют ресурсы, которые полностью зависят от того, имеется ли их реализация воперационной системе или нет, если есть, то какая именно это реализация. Примеромподобного ресурса служит файловая система: этого ресурса может и не быть воперационной системе, может существовать одна модель, или другая модель, или сразунесколько моделей.Следующий пункт — использование ресурсов. Здесь имеется в виду, чтооперационная система предоставляет все средства, обеспечивающие доступность ресурсовВС пользователю (точнее программам). При использовании любых ресурсов ВС можетвозникнуть конкуренция.И, наконец, распределение: под этим будем понимать выбор стратегиираспределения и обеспечение всевозможных моделей регламентации доступа.Любая операционная система опирается на набор базовых сущностей, на основехарактеристик которых выстраиваются почти все эксплуатационные свойства конкретнойоперационной системы.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
