Понятие «стек коммуникационных протоколов». Стек IPX/SPX. Стек NETBIOS/SMB. Стек SNA. Стек DECnet

Важнейшим направлением стандартизации в области вычислительных сетей является стандартизация коммуникационных протоколов. В настоящее время в сетях используется большое количество стеков коммуникационных протоколов. Наиболее популярны следующие стеки:

· TCP/IP;

· IPX/SPX;

· NetBIOS/SMB;

· DECnet;

· SNA;

· OSI.

Все эти стеки, кроме SNA на нижних уровнях — физическом и канальном, — используют одни и те же хорошо стандартизованные протоколы Ethernet, Token Ring, FDDI и ряд других, которые позволяют задействовать во всех сетях одну и ту же аппаратуру. Зато на верхних уровнях все стеки работают по своим протоколам. Эти протоколы часто не соответствуют рекомендуемому моделью OSI разбиению на уровни. В частности, функции сеансового и представительного уровня, как правило, объединены с прикладным уровнем. Такое несоответствие связано с тем, что модель OSI появилась как результат обобщения уже существующих и реально используемых стеков, а не наоборот.

Использование в сети того или иного стека коммуникационных протоколов во многом определяет лицо сети и ее характеристики. В небольших сетях может использоваться исключительно один стек. В крупных корпоративных сетях, объединяющих различные сети, параллельно используются, как правило, несколько стеков.

В коммуникационном оборудовании реализуются протоколы нижних уровней, которые в большей степени стандартизованы, чем протоколы верхних уровней, и это является предпосылкой для успешной совместной работы оборудования различных производителей. Перечень протоколов, поддерживаемых тем или иным коммуникационным устройством, является одной из наиболее важных характеристик этого устройства.

Компьютеры реализуют коммуникационные протоколы в виде соответствующих программных элементов сетевой операционной системы, например, протоколы канального уровня, как правило, выполнены в виде драйверов сетевых адаптеров, а протоколы верхних уровней в виде серверных и клиентских компонент сетевых сервисов.

IPX/SPX (от англ. Internetwork Packet eXchange/Sequenced Packet eXchange - межсетевой обмен пакетами/последовательный обмен пакетами) — стек протоколов, используемый в сетях Novell NetWare. Протокол IPX обеспечивает сетевой уровень (доставку пакетов, аналог IP), SPX — транспортный и сеансовый уровни (аналог TCP).

NetWare — сетевая операционная система и набор сетевых протоколов, которые используются в этой системе для взаимодействия с компьютерами-клиентами, подключёнными к сети.

Стек протоколов является непосредственной частью операционной системы Novell NetWare, появившейся в 1983 году и считается развитием стека протоколов XNS (англ.) компании Xerox. IPX/SPX считался оптимальным для применения в локальных вычислительных сетях, в то время как TCP/IP предполагался более эффективным для глобальных сетей.

К концу 1990-х TCP/IP, являвшийся стандартным стеком интернета, фактически вытеснил IPX/SPX и из локальных вычислительных сред. Стек IPX/SPX никогда не имел применения в глобальных сетях.

В настоящее время протокол не является обязательным к использованию в сетях Netware (начиная с версий 4.x), и поддерживается не только ей.

Стек NetBIOS/SMB. Этот стек широко применяется в продуктах компаний IBM и Microsoft. На его физическом и канальном уровнях используются все наиболее распространенные протоколы Ethernet, Token Ring, FDDI и другие. На верхних уровнях работают протоколы NetBIOS и SMB.

Протокол NetBIOS (Network Basic Input/Output System) появился в 1984 году как сетевое расширение стандартных функций базовой системы ввода/вывода (BIOS) IBM PC для сетевой программы PC Network компании IBM. В дальнейшем этот протокол был заменен так называемым протоколом расширенного пользовательского интерфейса NetBEUI — NetBIOS Extended User Interface. Для обеспечения совместимости приложений в качестве интерфейса к протоколу NetBEUI был сохранен интерфейс NetBIOS. Протокол NetBEUI разрабатывался как эффективный протокол, потребляющий немного ресурсов и предназначенный для сетей, насчитывающих не более 200 рабочих станций.

Протокол NetBEUI выполняет много полезных сетевых функций, которые можно отнести к сетевому, транспортному и сеансовому уровням модели OSI, однако он не обеспечивает возможность маршрутизации пакетов. Это ограничивает применение протокола NetBEUI локальными сетями, не разделенными на подсети, и делает невозможным его использование в составных сетях.

Стек SNA. Стеки протоколов SNA фирмы IBM, DECnet корпорации Digital Equipment и AppleTalk/AFP фирмы Apple применяются в основном в операционных системах и сетевом оборудовании этих фирм. Systems Network Architecture (системная сетевая архитектура) — разработана компанией IBM в 1974 г. общее описание структуры, форматов, протоколов, используемых для передачи информации между программами IBM и оборудованием, создавалось для объединения в глобальные сети мейнфреймов IBM. Одна из первых сетевых технологий. SNA является семиуровневым стеком сетевых протоколов, близким, но не совпадающим с сетевой моделью OSI:

· Physical Control обеспечивает генерирование и кодирование электрических сигналов, работу физических интерфейсов, топологию сети и коммуникационную среду (например, кабель)

· Data link control (DLC) включает несколько протоколов канального уровня, в т.ч. Synchronous Data Link Control (SDLC, протокол управления синхронным каналом передачи данных) для иерархических сетей и Token Ring для одноранговых локальных сетей, соответствует канальному уровню (Data Link layer) OSI (однако не охватывает полностью функциональность Data Link layer OSI);

· Path control обеспечивает адресацию, маршрутизацию и фрагментацию/дефрагментацию пакетов данных, охватывая часть функций канального и сетевого уровней OSI;

· Transmission control обеспечивает управление соединениями, включая шифрование/дешифрование данных, обеспечивая функциональность, входящую в сетевой и транспортный уровень OSI;

· Data flow control уровень управления потоками данных, включая установление соединений, очерёдность передачи данных, приостановку передачи по требованию и групповой обмен. Включает функции транспортного и сессионного уровней OSI;

· Presentation services управление преобразованием данных различных форматов, разделением ресурсов и синхронизацией транзакций. Включает в себя часть функций сеансового уровня, уровня представления и прикладного уровня OSI;

· Transaction services уровень приложений управления распределённой обработки данных и управления.

Стек DECnet. Digital Equipment Corporation (Digital) разработала семейство протоколов DECnet с целью обеспечения своих компьютеров рациональным способом сообщения друг с другом. Выпущенная в 1975 г. первая версия DECnet обеспечивала возможность сообщения двух напрямую подключенных миникомпьютеров PDP-11. Данный протокол принадлежит к числу маршрутизируемых. В последние годы Digital включила подддержку для непатентованных протоколов, однако DECnet попрежнему остается наиболее важным из сетевых изделий, предлагаемых Digital.

В настоящее время выпущена пятая версия основного изделия DECnet (которую иногда называют Phase V, a в литературе компании Digital - DECnet/OSI). DECnet Phase V представляет собой надлежащим образом расширенный набор комплекта протоколов OSI, поддерживающий все протоколы OSI, а также несколько других патентованных и стандартных протоколов, которые поддерживались предыдущими версиями DECnet. Что касается ранее внесенных изменений в протокол, DECnet Phase V совместим с предыдущей версией (т.е. Phase IV).

Сети Frame Relay.

Frame relay (англ. «ретрансляция кадров», FR) — протокол канального уровня сетевой модели OSI. Служба коммутации пакетов Frame Relay в настоящее время широко распространена во всём мире. Максимальная скорость, допускаемая протоколом FR — 34,368 мегабит/сек (каналы E3). Коммутация: точка-точка.

Frame Relay был создан в начале 1990-х в качестве замены протоколу X.25 для быстрых надёжных каналов связи, технология FR архитектурно основывалась на X.25 и во многом сходна с этим протоколом, однако в отличие от X.25, рассчитанного на линии с достаточно высокой частотой ошибок, FR изначально ориентировался на физические линии с низкой частотой ошибок, и поэтому большая часть механизмов коррекции ошибок X.25 в состав стандарта FR не вошла.

Frame relay обеспечивает множество независимых виртуальных каналов (Virtual Circuits) в одной линии связи, идентифицируемых в FR-сети по идентификаторам подключения к соединению (DLCI). Вместо средств управления потоком включает функции извещения о перегрузках в сети. Возможно назначение минимальной гарантированной скорости (CIR) для каждого виртуального канала.

В основном применяется при построении территориально распределённых корпоративных сетей, а также в составе решений, связанных с обеспечением гарантированной пропускной способности канала передачи данных (VoIP, видеоконференции и т. п.).

Стек протоколов Frame Relay передает кадры при установленном виртуальном соединении по протоколам физического и канального уровней. В Frame Relay функции сетевого уровня перемещены на канальный уровень, поэтому необходимость в сетевом уровне отпала. На канальном уровне в Frame Relay выполняется мультиплексирование потока данных в кадры.

Каждый кадр канального уровня содержит заголовок, содержащий номер логического соединения, который используется для маршрутизации и коммутации трафика. Frame Relay - осуществляет мультиплексирование в одном канале связи нескольких потоков данных. Кадры при передаче через коммутатор не подвергаются преобразованиям, поэтому сеть получила название ретрансляции кадров. Таким образом, сеть коммутирует кадры, а не пакеты.