Полный курс лекций 2009-го года (1130357), страница 6
Текст из файла (страница 6)
Не тут-то было! Он обращается к переводчику, а тот уже обращается к нам.Рисунок 1-14. Пример передачи данных в модели МОС1.7.2. Эталонная модель TCP/IPЗдесь мы рассмотрим другую эталонную модель, прототипом для которой послужил прародитель всехкомпьютерных сетей - сеть ARPA. Позднее мы рассмотрим историю этой сети. Сейчас лишь отметим, что этасеть образовалась в результате научно-исследовательской работы, проведенной по инициативеМинистерства Обороны США. Позднее к этому проекту подключились сотни университетов игосударственных учреждений Америки. С самого начала эта сеть задумывалась как объединениенескольких разных сетей.
Одной из основных целей этого проекта было разработать унифицированныеспособы соединения сетей. С появлением спутниковых и радио цифровых каналов связи проблемастановилась только актуальнее. Так появилась модель TCP/IP. Свое название она получила по именам двухосновных протоколов: TCP - протокол управления передачей (Transmission Control Protocol), и IP межсетевой протокол (Internet Protocol).Другой целью проекта ARPA было создание протоколов, не зависящих от характеристик конкретныххост-машин, маршрутизаторов, шлюзов и т.п.
Кроме этого, связь должна поддерживаться, даже еслиотдельные компоненты сети будут выходить из строя во время соединения. Другими словами, связьдолжна поддерживаться до тех пор, пока источник информации и получатель информацииработоспособны. Архитектура сети не должна ограничивать приложения, начиная от простой передачифайлов до передачи речи и изображения в реальном времени.1.7.2.1.
Межсетевой уровеньВ силу вышеперечисленных требований выбор организации транспортной среды был очевиден: сетьс коммутацией пакетов с межсетевым уровнем без соединений. Этот уровень называется межсетевымуровнем. Он является основой всей архитектуры. Его назначение - обеспечить доставку пакетов,движущихся в сети независимо друг от друга, даже если получатель принадлежит другой сети. Причемпакеты могут поступать к получателю не в том порядке, в котором они были посланы.
Упорядочить их внадлежащем порядке - задача вышележащего уровня.Межсетевой уровень определяет межсетевой протокол IP и формат пакета. Обратите внимание, чтони протокол, ни формат пакета не являются официальными международными стандартами, в отличие отпротоколов эталонной модели МОС. Там большинство протоколов имеют статус международныхстандартов.Итак, назначение межсетевого уровня в TCP/IP - доставить IP-пакет по назначению. Это как раз то,за что отвечает сетевой уровень в МОС-модели.
На рисунке 1-15 показано соответствие между уровнямиэтих двух эталонных моделей.Рисунок 1-15. Соответствие между МОС и TCP/IP1.7.2.2. Транспортный уровеньНад межсетевым уровнем расположен транспортный уровень. Как и в МОС-модели, его задача обеспечить связь «точка-точка» между двумя равнозначными активностями. В рамках TCP/IP модели былоразработано два транспортных протокола. Первый - TCP (Transmission Control Protocol) - надежныйпротокол с соединением.
Он получает поток байт, фрагментирует его на отдельные сообщения и передаетих на межсетевой уровень. На машине-получателе равнозначная активность TCP-протокола собирает этисообщения в поток байтов. TCP-протокол также обеспечивает управление потоком.Второй протокол - UDP (User Datagram Protocol). Это ненадежный протокол без соединения для техприложений, которые используют свои механизмы фрагментации и управления потоком. Он частоиспользуется для передачи коротких сообщений в клиент-серверных приложениях, а также там, гдескорость передачи важнее ее точности. Соотношение этих протоколов и их приложений показано нарисунке 1-16.Рисунок 1-16.
Протоколы и СПД-системы, учитываемые моделью TCP/IPНапомним, что ненадежным мы называем протокол без уведомления о получении кадра, фрейма,пакета, сообщения и т.п.1.7.2.3. Уровень приложенийВ TCP/IP-модели нет уровней сессии и представления. Необходимость в них была неочевидна для еесоздателей. На сегодня дело обстоит так, что разработчик сложного приложения берет проблемы этихуровней на себя.Над транспортным протоколом располагается уровень приложений. Этот уровень включаетследующие приложения: виртуальный терминал - TELNET, передачу файлов - FTP, электронную почту SMTP.
Позднее к ним добавились: служба имен домена - DNS (Domain Name Service), отображающаялогические имена хост-машин на их сетевые адреса, протокол для передачи новостей - NNTP и протоколдля работы с гипертекстовыми документами во Всемирной паутине - HTTP.Под межсетевым уровнем в TCP/IP-модели великая пустота. Модель ничего не говорит, что тампроисходит, кроме того, что хост-машина должна быть связана с сетью через некоторый протокол.Никаких ограничений на этот протокол, равно как и рекомендаций нет.1.7.3. Сравнение моделей МОС и TCP/IPОбе модели имеют много общего.
Обе имеют уровневую организацию, поддерживают понятие стекапротоколов. Назначение их уровней примерно одинаково. Все уровни от транспортного и ниже используютпротоколы для поддержки взаимодействия типа «точка-точка», не зависящего от организации сети. Всеуровни выше транспортного ориентированы на приложения.В модели МОС центральными являются три понятия:§сервис§интерфейс§протоколНаибольшее методологическое значение этой модели - в четком выделении и разделении этихпонятий.Сервис определяет, что делает уровень, но ничего не говорит, как.
Интерфейс уровня определяетдля вышележащего уровня доступ к сервису. Протокол определяет реализацию сервиса.Здесь можно провести аналогию с объектно-ориентированным программированием. У каждогообъекта есть набор методов - сервис, который определяет те операции, которые этот объект можетвыполнять. Иными словами, сервис - это семантика методов. Каждый метод имеет интерфейс - наборпараметров, имя и т.п. Реализация методов скрыта в объекте - протоколе - и невидима пользователю.В TCP/IP-модели нет столь же четкого выделения этих понятий.
В ней понятие протокола четко«упрятано» и независимо от остальных частей модели. Этот факт есть следствие того, как создавались этимодели. TCP/IP-модель создавалась post factum, а МОС - до того, как появились протоколы. Поэтомупонятие протокола там абсолютно не зависит от остальных частей модели. Например, изначальнопротоколы канального уровня в МОС-модели создавались для соединений «точка-точка». Позднее, когдапоявились средства типа вещания, на этот уровень были добавлены соответствующие протоколы. Никакихдругих изменений не последовало.TCP/IP-модель была создана, когда TCP/IP-стек уже существовал. Поэтому эта модель прекрасноописывала этот стек, но только его, и никакой другой.Модели имеют разное число уровней. Обе имеют уровень приложений, транспортный уровень исетевой уровень.
Все остальные уровни разные. МОС-модель поддерживает на сетевом уровне как сервисс соединением, так и без соединения. На транспортном уровне этой модели поддерживается сервис толькос соединением. В TCP/IP наоборот: сетевой уровень обеспечивает сервис без соединения, но транспортный- как с соединением, так и без.1.7.4. Недостатки модели и протоколов МОСНи модель и протоколы МОС, ни модель и протоколы TCP/IP не являются совершенными.
Начнем смодели и протоколов МОС.В конце 80-х годов казалось, что у протоколов МОС-модели нет конкурентов. Однако в настоящеевремя очевидно, что протоколы TCP/IP захватили большую часть мира. В чем причины?1.Не вовремя.2.Не технологичны.3.Трудно реализуемы.4.Неправильная стратегия.«Не вовремя»: введение стандарта должно следовать за окончанием исследований, но прежде, чемначнутся крупные вложения в разработку. Эту идею поясняет рисунок 1-17.Рисунок 1-17. Принцип двух слоновНе технологичны:§Функциональность между семью уровнями распределена неравномерно.§МСО поспешило за IBM SNA (System Network Architecture).§Описание модели и ее протоколов очень сложно.§Некоторые функции, такие как управление потоком, исправление ошибок, адресация, повторяются накаждом уровне.§Для некоторых функций не ясно, на какой уровень их поместить (виртуальный терминал); шифрование изащита в модели отсутствуют.§Модель слишком ориентирована на сервис с соединениями и мало внимания уделяет сервису безсоединений.§В модели доминирует связь, практически не отражена взаимосвязь между вычислениями и связью(indication vs.
receive). В МОС-модели слушком велико влияние Международного комитета по телефонии ителеграфии (МКТТ).Трудно реализуемы: первые реализации протоколов МОС были громоздки и неэффективны.Первые реализации TCP/IP были сделаны в университете Беркли в рамках проекта по созданиюоперационной системы UNIX.Неправильная стратегия: модель МОС - результат усилий ЕС, европейских министерств иведомств. Даже правительство США приложило руку. TCP/IP - плод академической среды.
Распространениемодели МОС шло через правительственные инстанции и государственные структуры, модели TCP/IP - черезуниверситеты и научные организации.1.7.5. Недостатки эталонной модели TCP/IP1.В модели нет четкого разграничения понятий «сервис», «интерфейс», «протокол».2.Модель годится только для описания стека TCP/IP.3.Уровень «хост-сеть» по существу уровнем не является, это больше интерфейс.4.В этой модели не разделяются физическая среда передачи и уровень канала данных.Протоколы TCP и IP разработаны действительно тщательно и эффективно реализованы, чего нельзясказать о многих других протоколах (протокол виртуального терминала, TELNET)По существу МОС-модель доказала свою эффективность, как методологический инструмент, сталапопулярной, чего нельзя сказать о протоколах.
С TCP/IP все наоборот - модели по существу нет, затопротоколы получили широкое распространение.В нашем курсе мы будем использовать модифицированную пятиуровневую МОС-модель, а изучатьпротоколы TCP/IP. Наша гибридная модель показана в таблице 1-18.Таблица 1-18. «Наша» модель5 Уровень приложений4 Транспортный уровень3 Сетевой уровень2 Уровень канала данных1 Физический уровень1.8.1. ARPANETВ середине 60-х годов министерство обороны США поставило задачу создания командных пунктов ипунктов управления связью, которые были бы способны сохранить работоспособность при ядерной войне.Обычные телефонные линии были ненадежны, поражение АТС района означало потерю связи со всемиабонентами этого района.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
