Управление взаимодействием прикладных процессов

Реализация рассредоточенных и взаимодействующих процессов в сетях осуществляется на основе двух концепций:

ПЕРВАЯ устанавливает связи между процессами без функциональной среды между ними

ВТОРАЯ определяет связь только через функциональную среду.

В первом случае правильность понимания действий, происходящих в рамках соединяемых процессов взаимодействующих АС обеспечивается соответствующими средствами доступа в составе сетевых операционных систем (СОС).

Однако предусмотреть такие средства на все случаи соединения процессов нереально. Поэтому взаимодействующие процессы в сетях соединяются с помощью функциональной среды, обеспечивающей выполнение определенного свода правил — протоколов связи процессов.

Протоколы реализуются с учетом принципа пакетной коммутации, в соответствии с которым перед передачей сообщение разбивается на блоки — пакеты определенной длины.

Каждый пакет представляет собой независимую единицу передачи информации, содержащую, кроме собственно данных, служебную информацию (адреса отправителя и получателя, номер пакета в сообщении, информацию для контроля правильности принятых данных).

Практика создания и развития КС привела к необходимости разработки стандартов по всему комплексу вопросов организации сетевых систем.

В 1978 г. Международная организация по стандартизации (МОС) предложила семиуровневую эталонную модель взаимодействия открытых систем (ВОС).

Она создает основу для анализа существующих КС и определения новых сетей и стандартов.

В соответствии с эталонной моделью ВОС абонентская система представляется прикладными процессами и процессами взаимодействия.

Последние разбиваются на семь функциональных уровней, функции и процедуры, выполняемые в рамках одного функционального уровня, составляют соответствующий уровневый протокол. Нумерация уровневых протоколов идет снизу вверх. Функциональные уровни взаимодействуют на строго иерархической основе: каждый уровень пользуется услугами нижнего уровня и, в свою очередь, обслуживает уровень, расположенный выше.

Стандартизация распространяется на протоколы связи одноименных уровней взаимодействующих АС.

Семиуровневая модель протоколов взаимодействия открытых систем

Согласно модели ISO архитектуру компьютерных сетей следует рассматривать на 7 уровнях:

Уровень № 1.Физический (англ. physical).

Определяет механический и электрический интерфейс с физическим носителем (т.е. коаксиальным кабелем или витой парой). Под этот уровень подходят физические устройства, управляющие передающим данные электрическим напряжением.

Уровень № 2.Канальный (англ. data link).

Организует биты в «кадры», физический уровень передает их в виде электрических импульсов. На этом уровне происходит отслеживание и исправление ошибок. Довольно часто уровень передачи данных (т.е. канальный уровень) подразделяется еще на два слоя, которые позволяют сгладить различие между физическими сетями, используемыми для соединений в локальных и глобальных сетях. Деление происходит на два подуровня: MAC (англ. Media Access Control – Управление передающей средой) и LLC (англ. Logical Link Control – Управление логической связью). Подуровень MAC предоставляет сетевым картам совместные доступ к физическому уровню. Уровень MAC напрямую связан с сетевой картой и отвечает за безошибочную передачу данных между двумя сетевыми картами. Подуровень LLC управляет передачей данных и определяет точки логического интерфейса (англ. Service Access Points – точки доступа к службам), которые другие компьютеры могут использовать для передачи информации из подуровня LLC в высшие уровни OSI.

Уровень № 3.Сетевой (англ. network).

Использует предоставляемые нижележащим уровнем услуги связи для того, чтобы организовать передачу данных по сети. Сетевой уровень устанавливает правила связи компьютеров через многочисленные сегменты сети, включая «упаковку» сообщений в пакеты, снабженные адресами. Этот уровень отвечает за надежность передачи данных, основной его функцией является предоставление возможностей передачи данных для вышележащего транспортного уровня. Стандартными протоколами этого слоя являются CNLS, CONS, IP и IPX.

Уровень № 4.Транспортный (англ. transport).

Отвечает за надежность обработки данных, вне зависимости от нижележащих уровней. Этот уровень управляет потоком данных в сети и контролем соединения между конечными адресами. К стандартным протоколам этого уровня относятся Transport Class 0, Class 1 и 4, относящиеся к модели OSI, TCP и SPX.

Уровень № 5.Сеансовый (англ. session).

Выполняет функцию посредника между верхними уровнями, которые ориентированы на работу с приложениями, и нижними уровнями, ориентированными на коммуникации в реальном времени. Сеансовый уровень предоставляет возможности для управления и контроля данных в множестве одновременных соединений, контролируя диалог связанных по сети приложений. Этот уровень обеспечивает возможности запуска, приостановки, инициализации и перезапуска сети.

Уровень № 6. Представления данных (англ. presentation).

Определяет форму, которую принимают данные при обмене между рабочими станциями. На компьютере–отправителе ПО этого уровня конвертирует данные из формата уровня приложений в промежуточный, распознаваемый остальными уровнями формат. На компьютере–получателе этот уровень совершает обратное преобразование данных. Уровень представления также управляет средствами защиты сети от несанкционированного доступа, предоставляя такие услуги, как кодирование данных. Кроме того, этот уровень устанавливает правила передачи данных и занимается сжатием передаваемой информации для повышения пропускной способности сети.

Уровень № 7.Прикладной (англ. application).

Предоставляет конечным пользователям возможность пользоваться сетью. На этом уровне производятся высокоуровневые действия, управляемые компонентами локальной операционной системы. В отличие от остальных уровней модели OSI, этот уровень напрямую доступен конечным пользователям. В его функции входят передача данных, обработка сообщений, управление структурой каталогов, удаленное выполнение программ и эмуляция терминал.

Для обеспечения необходимой совместимости на каждом из 7 уровней архитектуры компьютерной сети действуют специальные стандарты – протоколы. Они определяют характер аппаратного взаимодействия компонентов сети (аппаратные протоколы) и характер взаимодействия программ и данных (программные протоколы).

Протокол передачи данных требует следующей информации:

● Синхронизация

Под синхронизацией понимают механизм распознавания начала блока данных и его конца.

● Инициализация

Под инициализацией понимают установление соединения между взаимодействующими партнерами по сеансу связи.

● Блокирование

Под блокированием понимают разбиение передаваемой информации на блоки данных строго определенной максимальной длины (включая опознавательные знаки начала блока и его конца).

● Адресация

Адресация обеспечивает идентификацию различного используемого оборудования данных, которое обменивается друг с другом информацией во время взаимодействия.

● Обнаружение ошибок

Под обнаружением ошибок понимают установку битов четности и, следовательно, вычисление контрольных битов с целью проверки правильности передачи данных.

● Нумерация блоков

Текущая нумерация блоков позволяет установить ошибочно передаваемую или потерявшуюся информацию.

● Управление потоком данных

Управление потоком данных служит для распределения и синхронизации информационных потоков. Так, например, если не хватает места в буфере устройства данных или данные не достаточно быстро обрабатываются в периферийных устройствах (например, принтерах), сообщения и / или запросы накапливаются.

● Методы восстановления

После прерывания процесса передачи данных используют методы восстановления, чтобы вернуться к определенному положению для повторной передачи информации.

● Разрешение доступа

Распределение, контроль и управление ограничениями доступа к данным вменяются в обязанность пункта разрешения доступа (например, «только передача» или «только прием»).

Лабораторная работа № 18

ТЕМА: Стек протоколов TCP/IP

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: Изучение протокола межсетевого взаимодействия (IP)

В основе функционирования сети Интернет заложены протоколы TCP/IP. Основные протоколы семейства TCP/IP приведены на рисунке, согласно которого одни протоколы верхнего уровня (например, Telnet и FTP) зависят от ТСР, а другие (например, TFTP и RPS) — от UDP. Большинство из них используют только один из этих транспортных протоколов, но некоторые (например, DNS) — оба.

Рисунок Основные протоколы семейства TCP/IP:

NFS — Network File System — сетевая файловая система;

NNTP — Network News Transfer Protocol — протокол сетевой передачи новостей;

РОР — Post Office Protocol — протокол почтового отделения;

TELNET — Terminal Networking — протокол и программные средства, позволяющие подключаться к удалённой машине и работать с ней через эмулируемый терминал;

SMTP — Simple Mail Transfer Protocol — простой протокол электронной почты;

FTP — File Transfer Protocol — протокол передачи файлов;

RPC — Remote Procedure Call — вызов удалённых процедур;

DNS — Domain Name Service — служба именования доменов;

TFTP — Trivial File Transfer Protocol — простейший протокол передачи файлов;

SNMP — Simple Network Management Protocol — простой протокол управления сетью;

TCP — Transmission Control Protocol — протокол управления передачей данных;

UDP — User Datagram Protocol — протокол пользовательских дейтаграмм;

EGP — Exterior Gateway Protocol — протокол внешней маршрутизации;

BGP — Border Gateway Protocol — протокол граничных маршрутизаторов;

IP — Internet Protocol — межсетевой протокол;

ICMP — Internet Control Message Protocol — межсетевой протокол управляющих сообщений;

IGP — Interior Gateway Protocol — внутренний протокол маршрутизации;

RIP — Routing Information Protocol — протокол для передачи маршрутной информации;

“Hello” — реализация протокола внутренней маршрутизации;

OSPF — Open Shortest Path First — открытый протокол предпочтения кратчайшего пути;

IS-IS — Intermediate System to Intermediate System Protocol — протокол маршрутизации, выполняющий маршрутизацию данных IP и МОС;

ARP — Address Resolution Protocol — протокол преобразования адресов;

RARP — Reverse Address Resolution Protocol — протокол обратного преобразования адресов;

Х.25/3 — протокол пакетного уровня сети передачи данных;

IEEE 802 — стандарт локальных сетей;

SLIP — Serial Line Internet Protocol — межсетевой протокол для последовательного канала;

РРР — Point-to-Point Protocol — протокол “точка-точка”;

Frame Relay — сетевой механизм для быстрой пересылки кадров;

ATM — Asynchronous Transfer Mode — режим асинхронной пересылки;

Х.25/2 (LAP-B) — протокол для управления передачей кадров (Link Access Procedures Balanced — сбалансированные процедуры доступа к каналу);

Х.20; Х.20 bis — сопряжение оборудования обработки данных с асинхронными модемами;

Х.21; Х.21 bis — сопряжение оборудования обработки данных с синхронными модемами.