Источники сетевых стандартов
В зависимости от статуса организации, разрабатывающей стандарты, различают следующие виды стандартов.
· Стандарты отдельных фирм (например, стек протоколов DECnet фирмы Digital Equipment).
· Стандарты специальных комитетов и объединений (например, стандарты союза Fast Ethernet Alliance по разработке стандартов 100 Мбит Ethernet).
· Национальные стандарты (например, FDDI – стандарт Американского национального института стандартов ANSI, стандарты безопасности, разработанные Национальным центром компьютерной безопасности NCSC Мин.обороны США).
· Международные стандарты.
1. модель и стек Международной организации по стандартам ISO,
2. стандарты Международного союза электросвязи ITU (International Telecommunication Union) в области телефонии, служб электронной почты, факсимильной связи, телекса (ISDN, X.25, X400).
3. Европейская ассоциация производителей компьютеров (ЕCMA).
4. IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers) – институт инженеров по электротехнике и радиоэлектронике. Это национальная организация в США, определяющая сетевые стандарты.
Стандарты можно разделить на две категории: де-факто и де-юре.
Стандарты де-юре создаются специальными организациями, перечисленными выше. Стандарт на кодирование символов – ASCII (American Standard Code for Information Interchange – американский стандартный код обмена информации). Стандарт на соединение открытых систем – ISO (Open System Interconnection).
Стандарты де-факто широко применяются в промышленности, но не приняты организациями по стандартизации. Из-за успеха персонального компьютера фирмы IBM фирменный стандарт на архитектуру IBM PC стал международным стандартом. Еще один пример – протокол TCP/IP (Transmission Control Protocol / Internet Protocol) .
Сети открытых систем
Открытая система – это любая система (компьютер, ОС, ВС, программный пакет), которая создана в соответствии с открытыми спецификациями.
Спецификация – это описание компонентов, способов их функционирования, условий эксплуатации, ограничений, особых характеристик. Не всякая спецификация является стандартом. Открытые спецификации – это общедоступные, соответствующие стандартам и принятые всеми заинтересованными сторонами. Это позволяет разрабатывать создавать комплексы из продуктов разных производителей.
Модель OSI касается открытости средств взаимодействия устройств, соединенных в сеть. Что это дает:
· Возможность построения сети из аппаратных и программных средств разных производителей.
· Легкая замена устаревших компонентов сети новыми.
· Легкое сопряжение одной сети с другой.
Примером открытой сети является сеть Internet. Она развивалась в соответствии в полном соответствии с требованиями, предъявляемыми к открытым системам. В разработке ее стандартов принимали участие тысячи специалистов-пользователей (документы RFC – Request for comments).
Модель OSI
В начале 80-х годов (по другим сведениям 1978) ряд международных организаций по стандартизации (ISO – International Standards Organization, ITU-T International Telecommunication Unit) разработали модель – модель взаимодействия открытых систем OSI Reference Model (Open Systems Interconnection, OSI). Модель была разработана на основании опыта, полученного при создании компьютерных сетей в 70-е годы. Основная идея этой модели заключается в том, что каждому уровню отводится конкретная роль, в том числе и транспортной среде. Благодаря этому общая задача передачи данных расчленяется на отдельные обозримые задачи.
Эта модель определяет уровни сетевого взаимодействия, дает им стандартные имена и определяет их функции.
Она описывает только системные средства взаимодействия, реализуемые ОС, системными аппаратными средствами. Она не включает средства взаимодействия приложений. Свои протоколы взаимодействия приложения реализуют, обращаясь к системным. Поэтому различают уровень взаимодействия приложения и прикладной уровень.
Модель содержит семь отдельных уровней. Каждый уровень оперирует с определенными порциями данных – протокольный блок данных (Protocol Data Unit, PDU).
Таблица 3. Уровни модели OSI
| Уровень | Блоки данных |
| 1. физический – битовые протоколы передачи информации; | биты |
| 2. канальный – формирование кадров, управление доступом к среде; | кадры |
| 3. сетевой – маршрутизация, управление потоками данных; | пакеты |
| 4. транспортный – обеспечение взаимодействия удаленных процессов; | |
| 5. сеансовый – поддержка диалога между удаленными процессами; | |
| 6. представление данных – интерпретация передаваемых данных; | |
| 7. прикладной – пользовательское управление данными. | сообщения |
Некоторое приложение с узла 1 обращается с запросом к прикладному уровню. Формируется сообщение стандартного формата (заголовок, поле данных, конечный ограничитель). Далее это сообщение проходит в направлении вниз от источника данных (от уровня 7 к уровню 1), передается по среде передачи, принимается и передается в направлении вверх к приемнику данных (от уровня 1 к уровню 7). Пользовательские данные передаются в нижерасположенный уровень вместе со специфическим для уровня заголовком до тех пор, пока не будет достигнут последний физический уровень. На приемной стороне поступающие данные анализируются и, по мере надобности, передаются далее в вышерасположенный уровень, пока информация не будет передана в пользовательский прикладной уровень.
Рис. 3 Вложенность сообщений
Уровень 1. Физический
Описывает физические аспекты передачи двоичной информации по физическим каналам связи (электрический, оптический интерфейсы ).
Детально описывается, например, природа передающей среды, полоса пропускания, напряжения, частоты. Этому уровню ставится в обязанность поддержание связи и приём-передача битового потока. Безошибочность желательна, но не требуется.
В качестве среды передачи данных используют
· трехжильный медный провод (экранированная витая пара),
· коаксиальный кабель,
· оптоволоконный проводник,
· радиорелейная линия.
Для кодирования данных определяется:
· какие сигналы будут представлять двоичный 0 и 1 (цифровая или аналоговая передача),
· как распознается момент прихода битов.
Стандарты физического уровня включают рекомендации V.24 МККТТ (CCITT), EIA RS232 и Х.21, ISDN (Integrated Services Digital Network).
Пример протокола физического уровня – спецификация 10Base-Т технологии Ethernet, которая определяет в качестве кабеля неэкранированную витую пару с волновым сопротивлением 100 Ом, разъем Rj-45, мах длина сегмента 100 метров, манчестерский код представления данных в кабеле.
Функции этого уровня выполняет сетевой адаптер или последовательный порт.
Уровень 2. Канальный
На первом уровне не учитывалось, что линия связи может быть занята. Задача второго уровня: связать 2 смежных компьютера по индивидуальной линии и корректно передать кадр. При этом решаются следующие задачи:
· проверка доступности среды передачи,
· реализация механизма обнаружения и коррекции ошибок.
Канальный уровень формирует из данных (бит), передаваемых 1-м уровнем, так называемые «кадры» (последовательности кадров). Протокол канального уровня ориентирован на определенную топологию (это протоколы канального уровня Ethernet, Token Ring, FDDI). Сеть, с точки зрения этого уровня – это множество компьютеров, объединенных одной топологией. Внутри такой сети и работает протокол канального уровня.
Вторая задача протокола – обнаруживать ошибки. Исправлять ошибки они не обязаны. Если в сети искажения и потеря кадров случается редко (Ethernet), то протоколы ошибки не исправляют. Если же искажения происходят часто, то желательно уже на канальном уровне корректировать ошибки, т.к. протоколы верхних уровней восстановят данные с задержкой.
Методы обнаружения ошибок основаны на передаче в кадре служебной избыточной информации – контрольной суммы. Принимающая сторона повторно вычисляет контрольную сумму и сравнивает ее значение с переданной. Если после получения кадра контрольные суммы не совпадают, то фиксируется ошибка, которая может быть исправлена за счет повторной передачи кадра.