Основные типы протоколов Исполнитель

Основные типы протоколов

ПЛАН

1. Типы протоколов
2. Наиболее распространенные стеки протоколов
3. Сетевые службы и протоколы
4. Привязка протоколов
5. Передача данных по сети

{spoiler=Подробнее} 

Типы протоколов

Существует несколько стандартных стеков протоколов, разработанных разными фирмами. Протоколы этих стеков выполняют работу, специальную для своего уровня. Однако коммуникационные задачи, которые возложены на сеть, приводят к разделению протоколов на три типа (рис. 10.1): прикладные протоколы; транспортные протоколы и сетевые протоколы.

Рис. 10.1. Уровни модели OSI и соответствующие им типы протоколов

Прикладные протоколы работают на верхнем уровне модели OSI и обеспечивают взаимодействие приложений и обмен данными между ними.

Транспортные протоколы поддерживают сеансы связи между компьютерами и гарантируют надежный обмен данными между ними.

Сетевые протоколы обеспечивают услуги связи. Эти протоколы управляют: адресацией, маршрутизацией, проверкой ошибок и запросами на повторную передачу.

Наиболее распространенные стеки протоколов

Наиболее популярными в настоящее время являются стеки протоколов: TCP/IP разработанный более 20 лет назад по заказу МО США; IPX/SPX фирмы Novell и NETBEUI / NetBIOS фирмы IBM.

1. Стек TCP/IP включает в себя два основных протокола:

• TCP (TransmissionControlProtocol) – протокол для гарантированной доставки данных, разбитых на последовательность фрагментов. Соответствует транспортному уровню.
• IP (Internet Protocol) – протокол для передачи пакетов, относится к разряду сетевых протоколов.

Стек TCP/IP является промышленным стандартным набором протоколов, которые обеспечивают связь в неоднородной среде, т. е. обеспечивают совместимость между компьютерами разных типов. Кроме того, TCP/IP:

-         представляет доступ к ресурсам Интернет;

-         поддерживает маршрутизацию и обычно используется в качестве межсетевого протокола.

Благодаря своей популярности TCP/IP стал стандартом де-факто для межсетевого взаимодействия. К другим специально созданным для стека TCP/IP протоколам относятся: SMTP (Simple Mail Protocol) – электронная почта; FTP (File Transfer Protocol) – обмен файлами между ЭВМ и др. Эти протоколы относятся к разряду прикладных протоколов.

1. Стек IPX / SPX (Novell) включает:

• IPX (InternetworkPacketExchange) – протокол межсетевой передачи пакетов, соответствует транспортному уровню и определяет формат передаваемых по сети кадров. На уровне IPX рабочие станции обмениваются блоками данных без подтверждения.
• SPX (SequencedPacketExchange) – протокол последовательного обмена пакетами. Соответствует сетевому уровню. Перед началом обмена РС устанавливают между собой связь. На уровне протокола SPX гарантирована доставка передаваемых по сети кадров. При необходимости выполняются повторные передачи.

Стек IPX / SPX поддерживает маршрутизацию и используется в сетях Novell.

1. Протокол NetBIOS (NetworkBasicInput/OutputSystem) – базовая система ввода/вывода.

Предназначен для передачи данных между РС, выполняет функции сетевого, транспортного и сеансового уровней. Этот протокол предоставляет программам средства осуществления связи с другими сетевыми программами.

NetBEIU – расширенный интерфейс NetBIOS – небольшой быстрый и эффективный протокол транспортного уровня, который поставляется со всеми сетевыми продуктами Microsoft. Основной недостаток – он не поддерживает маршрутизацию. NWLink – реализация IPX / SPX фирмой Microsoft. Это транспортный маршрутизируемый протокол.

Сетевые службы и протоколы

Каждый сетевой уровень подчиняется определенному сетевому протоколу, определяющему набор сетевых служб, присущих данному уровню. Короче говоря, сетевая служба – это набор функций, которые уровень выполняет для вышележащего уровня (например, коррекция ошибок).

С другой стороны, протокол – это правила, которым должен следовать уровень, чтобы реализовать сетевую службу.

Пример. Чтобы отправить кому-либо письмо, мы пишем адрес на конверте. Таким образом, функция адреса заключается в обеспечении правильной доставки. Формат, в котором пишется адрес, строго определен:

1-я строка – город,

2-я строка – улица, дом,

3-я строка – кому.

Почтовые работники ожидают, что на второй строке будет указана улица, а за ней – номер дома. Формат адреса на конверте следует определенному протоколу. Сетевая служба таким же образом определяет выполнение какой-либо функции или задачи (определение ошибки или доставки сообщения).

Сетевой протокол описывает формат данных или пакетов данных, т. е. правила оформления, которым данные должны подчиняться, чтобы программное обеспечение выполняло ту или иную функцию или сетевую службу (для случая коррекции ошибок протокол описывает, какие ошибки сетевая служба должна исправлять).

Набор свойств и функций, которым обладает определенный сетевой уровень, называется сетевой службой. Каждый сетевой уровень запрашивает определенную сетевую службу от нижележащего уровня. Протокол уровня определяет структуру данных и формат пакета для выполнения запрашиваемой сетевой службы.

Привязка протоколов

Процесс, который называется привязкой, позволяет с достаточной гибкостью настраивать сеть, т. е. сочетать протоколы и платы сетевых адаптеров, как того требует ситуация.

Так, например, Ваш компьютер является членом рабочей группы одноранговой сети на базе Windows 95, и обмен данными осуществляется по протоколу NetBEIU. Если помимо этого Вам необходим доступ на сервер Вашей организации, работающей под управлением Novell NetWare, то первое, что необходимо сделать – установить на Вашем компьютере соответствующий протокол – IPX/SPX.

Таким образом, два стека протоколов должны быть привязаны к одной плате сетевого адаптера – NetBEUT и IPX / SPX. При подключении к глобальной сети Интернет на Вашем компьютере дополнительно должен быть установлен еще один протокол TCP / IP.

Порядок привязки определяет очередность, с которой операционная система выполняет программы. Если с одной платой СА связано несколько протоколов, то порядок привязки определяет очередность, с которой будут использоваться протоколы при попытках установить соединение. Обычно привязку выполняют при установке ОС или добавлении и настройке протокола.

Например, если TCP/IP – первый протокол в списке привязки, то именно он будет использоваться при попытке установить связь. Если попытка неудачна, то компьютер попытается установить соединение, используя следующий по порядку протокол в списке привязки.

Привязка (binding) не ограничивается установкой соответствия стека протокола плате СА. Стек протокола должен быть привязан к компонентам, уровень которых и выше, и ниже его уровня.. Так, TCP/IP наверху может быть привязан к сеансовому уровню NetBIOS, а внизу – к драйверу платы СА. Драйвер, в свою очередь, привязан к плате СА.

Передача данных по сети

Пакет – основная единица информации в сетях. Он включает в себя: небольшие управляемые блоки, на которые разбиваются информационные сообщения, передаваемые по сети; заголовок, включающий в себя информацию протоколов всех уровней; трейлер, содержащий информацию для обнаружения ошибок. Рассмотрим пример использования пакетов в сетевых коммуникациях на примере их использования при печати (рис. 10.2).

Рис. 10.2. Пример передачи данных

1. Компьютер-отправитель устанавливает соединение с принт-сервером.
2. Компьютер-отправитель разбивает большое задание для печати на пакеты, указывая в заголовке адрес получателя и отправителя.
3. Платы СА всех компьютеров проверяют адрес получателя каждого пакета, передаваемого по сегменту сети. А так как плата СА имеет уникальный номер, то она прерывает работу компьютера лишь при обнаружении пакета, адресуемого только этому компьютеру.
4. На компьютере-получателе (у нас это принт-сервер) пакеты из кабеля поступают в плату СА.
5. Сетевое программное обеспечение обрабатывает пакет, сохраненный в приемном буфере СА. Вычислительная мощь СА достаточна для приема и проверки адреса каждого принимаемого пакета. Т. е., проверяя адрес пакета, СА ресурсы компьютера не используют.
6. Сетевая ОС получателя собирает из пакетов (восстанавливает) исходный текстовый файл и помещает в память ПС.
7. Из памяти ПС документ выдается на печать.

В данном примере рассмотрен случай использования простейшего протокола без обнаружения ошибок, когда все пакеты от источника последовательно передаются приемнику без ожидания подтверждения.

Если бы использовался более сложный протокол и соответствующие ему сетевые службы, то время передачи увеличилось бы, но зато повысилась бы достоверность передачи. Указанный в пакете адрес отправителя в этом случае использовался бы сетевой службой для формирования «подтверждения» и передачи его соответствующему приемнику.

Контрольные вопросы:

1. Как работают протоколы?
2. Сетевые службы и протоколы.
3. Привязка протоколов.
4. Как передаются данные по сети?

 {/spoilers}