Э. Таненбаум - Компьютерные сети. (4-е издание) (DJVU) (1130092), страница 13
Текст из файла (страница 13)
Подобным же образом секретари могут сменить факс на электронную почту или телефон, не затрагивая (и даже не информируя) другие уровни. Каждое изменение добавит лишь обмен информацией на своем уровне. Эта информация не будет передаваться на более высокий уровень. Сетевое программное обеспечение 63 Местоположение А Местоположение Б Рис. 1.11. Архитектура философ — переаодчик — секретарь» Теперь рассмотрим более технический пример; как обеспечить общение для верхнего уровня пятиуровневой сети (рис.
1.!2). Сообщение М производится приложением, работающим на уровне 5, и передается уровню 4 для передачи. Уровень 4 добавляет к сообщению заголовок для идентификации сообщения и передает результат уровню 3. Заголовок включает управляющую информацию, например последовательные номера, позволяющие уровню 4 принимающей тиашины доставить сообшения в правильном порядке, если нижние уровни нарушат эту последовательность. На некоторых уровнях заголовки также включают в себя размеры, время и другие управляюгцие поля. Во многих сетях сообщения, передаваемые на уровне 4, не ограничиваются по размеру, однако подобные ограничения почти всегда накладываются на протокол третьего уровня.
Соответственно уровень 3 должен разбить входятцие сообшения на более мелкие единицы — пакеты, предваряя каждый пакет заголовком уровня 3. В данном примере сообщение М разбивается на две части, М, и М,. Уровень 3 решает, какую из выходных линий использовать, и передает пакеты уровню 2. Уровень 2 добавляет не только заголовки к каждому пакету, но также и завершаюшую последовательность с контрольной суммой (Сга!!ег), после чего передает результат уровню 1 для физической передачи. На получающей машине сообщение двигается по уровням вверх, при атом заголовки убираются 54 Глава 1.
Введение на каждом уровне по мере продвижения сообщения. Заголовки нижних уровней более высоким уровням не передаются. уровень Машина-источник Машина-приемник Рис. 1.12. Пример потока информации на уровне 5 Необходимо понять соотношение между виртуальным и реальным общениелт и разницу между протоколом и интерфейсом. Одноранговые процессы уровня 4, например, считают свое общение горизонтальным, использующим протокол 4-го уровня.
У каждого из них имеется процедура с названием вроде зепЫТоОГЛег5Ые (Отправить другой стороне) и СеггготОглегзьуе (Получить от другой стороны), даже если на самом деле зти процедуры общаются не друг с другом, а с нижними уровнями при помокни интерфейсов 3/4. Абстракция одноранговых процессов является ключевой для проектирования сетей, С ее помощью невыполнимая задача разработки целой сети может быть разбита на несколько меньших по размеру и вполне разрешимых проблем разработки, а именно разработки индивидуальных уровней. Хотя этот раздел называется «Сетевое программное обеспечение», следует отметить, что нижние уровни в иерархии протоколов часто реализуются аппаРатно или программно-аппаратно. Те»1 не менее при этом используются сложные алгоритмы протоколов, хотя они и внедряются в аппаратуру частично или целиком.
Разработка уровней Некоторые из ключевых аспектов разработки, возникающие при создании компьютерных сетей, присутствук>т на нескольких уровнях Лалее мы кратко опи- шем наиболее важные из нпх. Сетевое программное обеспечение 65 Каждый уровень нуждается в механизме идентификации отправителей и получателей. В сети обычно работает довольно много компьютеров, па нпх одновременно могут выполняться сразу несколько процессов, каждому из которых необходимо средство, позволяющее указать, с кем он хочет поговорить. Следовательно, нужна система адресации.
Также необходимо выработать правила для переноса данных. В некоторых системах данные могут перемещаться только в одном направлении, в других— в любом направлении, Протокол также должен определять количество логических каналов, относящихся к соединению, и их приоритеты. Многие сети обеспечивают минимум по два логических канала иа соединение: один для обычных данных и еще один — для срочных.
Важным аспектом является контроль ошибок, поскольку физические каналы связи несовершенны. Известно множество кодов, опознающпх и исправляющих ошибки, однако обе стороны соединения должны договориться между собой о том, какой именно код будет выбран. Кроме того, получатель должеп иметь возможность сообщить отправителю, какие из сообщений были получены правильно, а какие — иет. Не все каналы связи сохраняют последовательность посылаемых по иим сообщений.
Чтобы исправить возможную потерю порядка сообщений, протокол должен явно снабжать получателя номерами пакетов, чтобы получаемые фрагменты сообщений могли быть собраны в правильном порядке. Очевидным решением проблемы является нумерация пакетов, однако остается открытым вопрос: что делать с пакетами, приходящими в неверном порядке? Кроме того, па каждом уровне возникает вопрос; как организовать пересылку данных так, чтобы быстрая передающая сторона ие завалила пакетами медленную принимающую сторону? Для разрешения данной проблемы существуют различные решения, которые будут обсуждаться далее.
Некоторые из иих предполагают прямые или косвенные ответы получателя посылающей стороне, информирующие ее о текущем состоянии получателя. Другим решением может быть ограничение скорости передачи до некоторого договорного уровня. В целом это называется управлением потоком. Еще одна проблема, которую необходимо разрешать иа различных уровнях,— это неспособность всех процессов принимать сколь угодно длинные сооб|цепия. С этим может быть связан вопрос: что делать, если процесс настаивает иа передаче данных столь малыми порциями, что передача становится неэффективной? Для решения подобной проблемы можно объединять посылаемые сообщения в один болыпой пакет и снова разбивать его после пересылки па отдельные сооб'щения.
Когда неудобно или неэффективно устанавливать отдельное соединение для каждой пары общающихся процессов, располагающийся ниже уровень может припять решение использовать одно и то же соединение для различных не связанных друг с другом разговоров. Пока это уплотнение каналов, или мультиплексирование, происходит прозрачпо, оно может использоваться любым уровнем. Мультиплексирование, например, необходимо иа физическом уровне, где вся связь должна осуществляться по ограниченному числу контуров. 56 Глава 1. Введение Когда между отправителем и получателем существует несколько возможных путей следования сообщения, возникает задача выбора пути.
Иногда она может быть разделена между несколькими уровнями. Например, при посылке сообщения из Лондона в Рим верхний уровень может выбрать путь через Францию или Германию, основывая свой выбор на знании законов, касающихся тайны переписки в данных странах, тогда как выбор нижнего уровня может основываться на текущей загруженности линий связи. Эта задача называется маршрутизацией. Службы на основе соединений и службы без установления соединений Уровни могут предлагать вышестояШим уровням услуги двух типов; с наличием или отсутствием установления соединения. В этом разделе мы рассмотрим, что означает каждый из этих типов и в чем состоит разница между ними. Типичным примером сервиса с установлением соединения является телефонная связь. Чтобы поговорить с кем-нибудь, необходимо поднять трубку, набрать номер, а после окончания разговора положить трубку.
Нечто подобное происходит и в компьютерных сетях: при использовании сервиса с установлением соединения абонент сперва устанавливает соединение, а после окончания сеанса разрывает его. Это напоминает трубу: биты сообщения влетают в один ее конец, а вылетают с другого. В большинстве случаев не возникает путаницы с последовательностью передачи этих битов.
В некоторых случаях перед началом передачи отправляющая и получающая машины обмениваются приветствиями, отсылая друг другу приемлемые параметры соединения: максимальный размер сообщения, необходимое качество сервиса и др. В большинстве случаев одна из сторон посылает запрос, а другая его принимает, отвергает или же выставляет встречные условия, Что касается сервисов без установления соединеня, то типичный пример такой технологии — почтовые системы. Каждое письмо содержит полный адрес назначения и проходит по некоему маршруту, который совершенно не зависит от других писем. Обычно то письмо, которое отправлено раньше, в место назначения приходит раньше.
Каждая служба характеризуется качеством обслуживания. Некоторые службы являются надежными в том смысле, что они никогда не теряют данных. Обычно надежная служба реализуется при помощи подтверждений, посылаемых получателем в ответ на каждое принятое сообщение, так что отправитель знает, дошло очередное сообшение или нет, Процесс пересылки подтверждений требует некоторых накладных расходов и снижает пропускную способность канала. Впрочем, подобные затраты обычно не очень велики и окупаются, хотя иногда могут быть нежелательными. Типичным примером необходимости надежной службы на основе соединений является пересылка файлов. Владелец файла хочет быть уверенным, что все биты файла прибыли без искажений и в том же порядке, в котором были отправле- Сетевое программное обеспечение 57 ны, Вряд ли кто-нибудь отдаст предпочтение службе, которая случайным образом искажает информацию, даже если передача происходит значительно быстрее.
Надежные службы на основе соединений бывают двух типов: последовательности сообщений и байтовые потоки. В первом варианте сохраняются границы между сообщениями. Когда посылаются два сообщения размером по 1 Кбайт, то они прибывают в виде двух сообщений размером по 1 Кбайт и никогда — как одно двухкнлобайпюе сообщение.
При втором варианте связь представляет собой просто поток байтов, без разделения на отдельные сообщения. Когда 2048 байт прибывают к получателю, то нет никакой возможности определить, было это одно сообщение длиной 2 Кбайт, два сообщения длиной 1 Кбайт или же 2048 одно- байтных сообщений. Если страницы книги посылаются по сети фотонаборной машине в виде отдельных сообщений, то, возможно, необходимо сохранить границы между сообщениями. С другой стороны, при регистрации с удаленного терминала в системе разделения времени вполне достаточно потока байтов с терминального компьютера.
Как уже упоминалось ранее, существуют системы, для которых задержки, связанные с пересылкой подтверждений, неприемлемы. В качестве примера такой системы можно назвать цифровую голосовую связь. В данном случае предпочтительнее допустить шумы на линии или искаженные слова, нежели большие паузы, вызванные отсылкой подтверждений и повторной передачей блоков данных.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
