Тема 13.Протоколы и стеки протоколов

Согласованный набор протоколов разных уровней, достаточный для организации межсетевого взаимодействия, называется стеком протоколов. Для каждого уровня определяется набор функций–запросов для взаимодействия с выше лежащим уровнем, который называется интерфейсом. Правила взаимодействия двух машин могут быть описаны в виде набора процедур для каждого из уровней, которые называются протоколами.

Стеки протоколов разбиваются на три уровня:

- сетевые;

- транспортные;

- прикладные.

Сетевые протоколы предоставляют следующие услуги: адресацию и маршрутизацию информации, проверку на наличие ошибок, запрос повторной передачи и установление правил взаимодействия в конкретной сетевой среде. Ниже приведены наиболее популярные сетевые протоколы.

- DDP(Datagram Delivery Protocol – Протокол доставки дейтаграмм (блок информации)).Протокол передачи данных Apple, используемый в Apple Talk.

- IP(Internet Protocol – Протокол Internet). Протокол стека TCP/IP, обеспечивающий адресную информацию и информацию о маршрутизации.

- IPX(Internetwork Packet eXchange – Межсетевой обмен пакетами) в NWLink.Протокол Novel NetWare, используемый для маршрутизации и направления пакетов.

- NetBEUI(NetBIOS Extended User Interface – расширенный пользовательский интерфейс базовой сетевой системы ввода-вывода).Разработанный совместно IBM и Microsoft, этот протокол обеспечивает транспортные услуги для NetBIOS.

Транспортные протоколы

Транспортные протоколы предоставляют следующие услуги надежной транспортировки данных между компьютерами. Ниже приведены наиболее популярные транспортные протоколы.

- ATP(Apple Talk Protocol – Транзакционный протокол Apple Talk) иNBP(Name Binding Protocol – Протокол связывания имен). Сеансовый и транспортный протоколы Apple Talk.

- NetBIOS (Базовая сетевая система ввода вывода).NetBIOS Устанавливает соединение между компьютерами, а NetBEUI предоставляет услуги передачи данных для этого соединения.

- SPX(Sequenced Packet eXchange – Последовательный обмен пакетами) в NWLink.Протокол Novel NetWare, используемый для обеспечения доставки данных.

- TCP(Transmission Control Protocol – Протокол управления передачей).Протокол стека TCP/IP, отвечающий за надежную доставку данных.

Прикладные протоколы

Прикладные протоколы отвечают за взаимодействие приложений. Ниже приведены наиболее популярные прикладные протоколы.

- AFP(Apple Talk File Protocol – Файловый протокол Apple Talk).Протокол удаленного управления файлами Macintosh.

- FTP(File Transfer Protocol – Протокол передачи файлов)..

- NCP(NetWare Core Protocol – Базовый протокол NetWare). Оболочка и редиректоры[2] клиента Novel NetWare.

- SNMP(Simple Network Management Protocol – Простой протокол управления сетью).Протокол стека TCP/IP, используемый дляуправления и наблюдения за сетевыми устройствами.

- HTTP (Hyper Text Transfer Protocol) – протокол передачи гипертекста и другие протоколы.

Стек OSI

Следует различать стек протоколов OSI и модель OSI рис.32. Стек OSI – это набор вполне конкретных спецификаций протоколов, образующих согласованный стек протоколов. Этот стек протоколов поддерживает правительство США в своей программе GOSIP. Все компьютерные сети, устанавливаемые в правительственных учреждениях после 1990 года, должны либо непосредственно поддерживать стек OSI, либо обеспечивать средства для перехода на этот стек в будущем. Тем не менее, стек OSI более популярен в Европе, а не в США, так как в Европе меньше установлено старых сетей, использующих свои собственные протоколы. Стек OSI в отличие от других стандартных стеков полностью соответствует модели взаимодействия OSI и включает спецификации для всех семи уровней модели взаимодействия открытых систем

Рис.32. Стек OSI

На физическом и канальном уровнях стек OSI поддерживает спецификации Ethernet, Token Ring, FDDI, а также протоколы LLC, X.25 и ISDN.

На сетевом уровне реализованы протоколы, как без установления соединений, так и с установлением соединений.

Транспортный протокол стека OSI скрывает различия между сетевыми сервисами с установлением соединения и без установления соединения, так что пользователи получают нужное качество обслуживания независимо от нижележащего сетевого уровня. Чтобы обеспечить это, транспортный уровень требует, чтобы пользователь задал нужное качество обслуживания. Определены 5 классов транспортного сервиса, от низшего класса 0 до высшего класса 4, которые отличаются степенью устойчивости к ошибкам и требованиями к восстановлению данных после ошибок.

Сервисы прикладного уровня включают передачу файлов, эмуляцию терминала, службу каталогов и почту. Из них наиболее перспективными являются служба каталогов (стандарт Х.500), электронная почта (Х.400), протокол виртуального терминала (VT), протокол передачи, доступа и управления файлами (FTAM), протокол пересылки и управления работами (JTM). В последнее время ISO сконцентрировала свои усилия именно на сервисах верхнего уровня.

Стек TCP/IP

Стек TCP/IP был разработан по инициативе Министерства обороны США более 20 лет назад для связи экспериментальной сети ARPAnet с другими сетями. Сегодня этот стек используется для связи компьютеров всемирной информационной сети Internet, а также в огромном числе корпоративных сетей.

Стек TCP/IP на нижнем уровне поддерживает все популярные стандарты физического и канального уровней: для локальных сетей это Ethernet, Token Ring, FDDI, для глобальных – протоклы работы на аналоговых коммутируемых и выделенных линиях SLIP, PPP, протоколы территориальных сетей Х.25 и ISDN.

Протоколы TCP и IP в терминологии модели OSI относятся к сетевому и транспортному уровням соответственно. IP поддерживает продвижение пакета по составной сети, а TCP гарантирует надёжность его доставки.

Хотя протоколы TCP/IP неразрывно связаны с Internet и каждый из многомиллионной армады компьютеров Internet работает на основе этого стека, существует большое количество локальных, корпоративных и территориальных сетей, непосредственно не являющихся частями Internet, эти сети называют сетями TCP/IP или просто IP- сетями.

При построении сетей используются различные принципы. В каждой из этих сетей может быть установлена собственная величина максимальной величины максимальной длины единицы передаваемых данных (кадра).

В таком случае при переходе одной сети, имеющей большую максимальную длину, в сеть с меньшей максимальной длиной может возникнуть необходимость деления передаваемого кадра на несколько частей. Протокол IP использует способность фрагментировать пакеты и эффективно решает эту задачу, благодаря экономичной возможности широковещательных рассылок стек TCP/IP используется при работе на медленных каналах связи, характерных для территориальных сетей.

Достоинства стека TCP/IP: Гибкая система адресации (способствует применению стека TCP/IP для больших гетерогенных сетей).

Недостатки: сложность администрирования IP-сетей, высокие вычислительные затраты. Но не смотря на это сегодня это самый популярный стек протоколов, широко используемый как в глобальных, так и локальных сетях.