Объединение транснациональных компьютерных сетей работающих по различным протоколам

3.1.2. Стандартные коммуникационные протоколы. Стеки протоколов

Для обеспечения взаимодействия различных программных и аппаратных средств в компьютерных сетях были приняты единые правила или стандарт, который определяет алгоритм передачи информации в сетях. В качестве стандарта были приняты сетевые протоколы, которые определяют взаимодействие оборудования в сетях. Следует отметить, что в вычислительных сетях осуществляется обмен данными не только между узлами как физическими устройствами, но и между программными модулями. Так как взаимодействие оборудования и программ в сети не может быть описано одним единственным сетевым протокол, то был применен многоуровневый подход к разработке средств сетевого взаимодействия. В результате была разработана семиуровневая модель взаимодействия открытых систем — OSI. Эта модель разделяет средства взаимодействия на семь функциональных уровней: прикладной, представительный (уровень представления данных), сеансовый, транспортный, сетевой, канальный и физический. Протоколы реализуются автономными и сетевыми операционными системами (коммуникационными средствами, которые входят в ОС), а также устройствами телекоммуникационного оборудования (сетевыми адаптерами, мостами, коммутаторами, маршрутизаторами, шлюзами). Рассмотрим функции, выполняемые каждым функциональным уровнем семиуровневой модели взаимодействия открытых систем при передаче пакета данных от сетевого приложения, одного компьютера к сетевому приложению, работающему на другом компьютере.

Механизм передачи сообщения между ПК1 и ПК2 можно представить в виде последовательной пересылки этого сообщения сверху вниз от прикладного уровня до физического уровня. Затем физический уровень ПК1 обеспечивает пересылку сообщения (данных) по сети физическому уровню ПК2. Далее сообщение передается снизу вверх от физического уровня до прикладного уровня ПК2.

1. Прикладной уровень – самый верхний уровень модели OSI. Прикладной уровень управляет общим доступом к сети, потоком данных и обработкой ошибок. Прикладной уровень получает запрос (сообщение) от сетевого приложения, работающего на компьютере ПК1, который требуется передать сетевому приложению, работающему на ПК2.

2. Представительный уровень (уровень представления данных) определяет формат, используемый для обмена данными между ПК1 и ПК2. На ПК1 данные, поступившие от прикладного уровня, на представительном уровне переводятся в промежуточный формат. На ПК2 на этом уровне происходит перевод из промежуточного формата в тот, который используется прикладным уровнем данного компьютера. 3. Сеансовый уровень позволяет двум приложениям на ПК1 и ПК2 устанавливать, использовать и завершать соединение, называемое сеансом. Сеансовый уровень обеспечивает синхронизацию между пользовательскими задачами посредством расстановки в потоке данных контрольных точек. 4. Транспортный уровень осуществляет контроль данных и гарантирует доставку пакетов без ошибок. Кроме того, транспортный уровень выполняет деление длинных сообщений, поступающих от верхних уровней ПК1, на пакеты данных (при передаче данных) и формирование первоначальных сообщений в ПК2 из набора пакетов, полученных через канальный и сетевой уровни. Транспортный уровень и уровни, которые находятся выше, реализуются программными средствами ПК1 и ПК2 (компонентами их сетевых операционных систем). Транспортный уровень связывает нижние уровни (физический, канальный, сетевой) с верхними уровнями, которые реализуются программными средствами. 5. Сетевой уровень служит для образования единой транспортной системы, объединяющей несколько сетей, которые могут иметь различные принципы передачи сообщений. Внутри сети доставка данных обеспечивается соответствующим канальным уровнем, а доставку данных между сетями выполняет сетевой уровень. Сетевой уровень реализуется программными модулями операционной системы, программными и аппаратными средствами маршрутизаторов. 6. Канальный уровень обеспечивает пересылку пакетов между любыми двумя ПК локальной сети. Кроме того, канальный уровень осуществляет управление доступом к передающей среде. Функции канального уровня реализуются сетевыми адаптерами и их драйверами. 7. Физический уровень обеспечивает физический путь для электрических сигналов, несущих информацию. Этот уровень характеризует параметры физической среды передачи данных. Физический уровень определяет характеристики электрических сигналов, передающих дискретную информацию, типы разъемов и назначение каждого контакта. Как правило, функции физического уровня реализуются сетевым адаптером или портом. В вычислительных сетях, как правило, применяются наборы протоколов, а не все функциональные уровни модели взаимодействия открытых систем. Набор протоколов, достаточный для организации взаимодействия оборудования в сети, называется стеком коммуникационных протоколов. Наиболее популярными являются стеки протоколов: TCP/IP, IPX/SPX, NetBEUI/NetBIOS, и другие. Эти стеки протоколов на физическом и канальном уровнях используют стандартизованные протоколы Ethernet, Token Ring, FDDI и некоторые другие, которые позволяют использовать во всех сетях одну и ту же аппаратуру. На верхних уровнях все стеки работают со своими собственными протоколами.

Источник

Основные протоколы и сервисы компьютерной сети Internet

Основные протоколы сети Internet. Internet многогранен, и с технической точки зрения – это объединение транснациональных компьютерных сетей, работающих по самым разнообразным протоколам, связывающих всевозможные типы компьютеров, физически передающих данные по телефонным проводам и оптическому волокну, через спутники и радиомодемы.

Подавляющее большинство компьютеров в Internet работает по протоколам TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internetwork Protocol – управляющий протокол пере дачи/межсетевой протокол), и именно это совместно с требованиями наличия подключения к глобальной сети является критерием присутствия в Internet.

Основой семейства протокола TCP/IP является сетевой уровень, представленный протоколом IP, а также различными протоколами маршрутизации. Этот уровень представляет адресное пространство, обеспечивающее перемещение пакетов в сети, а также управляет их маршрутизацией.

Размеры пакета, параметры передачи, контроль целостности осуществляются на транспортном уровне протоколом tcp.

Протокол UDP (User Datagram Protocol – протокол транспортного уровня) работает на том же уровне, но применяется в том случае, когда требования к надёжности передачи данных менее жёсткие (в отличие от протокола ТСР не обеспечивает безошибочной передачи пакета). Поскольку оба этих протокола в известной степени представляют собой единое целое, как правило, говорят о протоколах TCP/IP.

TCP дробит информацию на несколько частей, присваивает каждой части номер, по которому данные впоследствии соединяются воедино, добавляет к ней «служебную» информацию и укладывает всё это в отдельный «IP-конверт». Далее этот «конверт» отправляется по Сети – Internet обрабатывает IP-информацию. Размер передаваемых в Internet TCP/IP-пакетов составляет, как правило, от 1 до 1500 байт, что связано с техническими характеристиками Сети.

Данные, передаваемые по электронным сетям, могут теряться, а также зачастую искажаться из-за помех на линиях связи. Встроенные в TCP алгоритмы контроля за корректностью передачи данных решают эти проблемы. Одним из самых известных механизмов контроля за правильностью пересылки информации является циклический избыточный код, согласно которому в заголовок каждого передаваемого пакета записывается некая контрольная сумма, вычисленная компьютером-отправителем. Компьютер-получатель по аналогичной системе вычисляет контрольную сумму и сравнивает её с числом, имеющимся в заголовке пакета. Если цифры не совпадают, TCP инициирует повтор передачи.

Следует отметить также, что при отправке информационных пакетов протокол TCP требует от компьютера-получателя подтверждения приёма информации. Это организуется путём создания временных задержек при приёме-передаче – тайм-аутов, или ожиданий. Тем временем отправитель продолжает пересылать данные. Образуется некий объём уже переданных, но ещё не подтверждённых данных. Иными словами, TCP организует двунаправленный обмен информацией, что обеспечивает более высокую скорость её трансляции.

Следующий простой пример проясняет механизм работы протоколов TCP/IP. Когда человек получает телеграмму, весь текст в ней (и адрес, и сообщение) написан на ленте подряд, но есть правила позволяющие понять, где тут адрес, а где сообщение. Аналогично пакет в компьютерной сети представляет поток бит, а протокол IP определяет, где адрес и прочая служебная информация, а где сами передаваемые данные. Протокол TCP предназначен для контроля передачи и контроля целостности передаваемой информации.

Системы, использующие протоколы не TCP/IP подключаются к Internet через шлюзы.

Для того чтобы пакет с информацией не «заблудился» по дороге, узлы Internet, через которые он движется, имеют в своём распоряжении таблицы маршрутизации – электронные базы данных, в которых содержатся указания, куда именно отсылать тот или иной пакет информации, если он следует на такой-то адрес. Таблицы маршрутизации рассылаются на узлы централизованно, периодически меняются и дополняются. На серверах узлов, осуществляющие маршрутизацию, находятся маршрутизаторы, или роутеры (от англ, «router» – «маршрутизатор»). Правила маршрутизации описаны в протоколах ICMP (Internet Control Message Protocol), RIP (Routing Internet Protocol) и OSPF (Open Shortest Path First).

Протоколы TCP/IP являются протоколами нижнего уровня модели OSI. Помимо них существует целый ряд протоколов более высокого уровня, которые отвечают за передачу и обработку данных определённого назначения.

К наиболее важным прикладным протоколам относятся:

• протокол удалённого управления Telnet;
• протокол передачи файлов FTP;
• протокол передачи гипертекста HTTP;
• протоколы для работы с электронной почтой:

• SMTP (Simple Mail Transfer Protocol),
• POP (Post Office Protocol),
• IMAP (Internet Message Access Protocol),
• MIME((Multiperposal Internet Mail Exchange).

1. Обеспечение универсального доступа (Universal Access) каждому пользователю к технологиям и ресурсам Internet, учитывая различия людей в культуре, образовании, способностях, материальных возможностях, с учётом их физических ограничений.
2. Разработка программного обеспеченияWeb, позволяющего взаимодействовать с Internet на смысловом или семантическом уровне (Semantic Web).
3. Создание инфраструктуры, обеспечивающей необходимый уровень информационной защиты и приватности для решения правовых, экономических и социальных проблем информационного общества – создание доверия.

• исследование перспектив развития и использования Web-технологий, формирование требований Web-сообщества к информационному пространству и его инфраструктуре;
• реализация Web-технологий, удовлетворяющих требованиям Web-сообщества;
• стандартизация Web-технологий посредством разработки спецификаций в виде Рекомендаций («Recommendations»), описывающих строительные модули Web.

• независимость от поставщиков (вендоров) технологий (Vendor neutrality);
• выполнение принципов общедоступности и консенсуса для спецификаций на протяжении их жизненного цикла;
• координацию усилий с другими организациями стандартизации и консорциумами (в первую очередь, с IETF (Internet Engineering Task Force), the WAP Forum (Wireless Application Protocols Forum), the Unicode Consortium, the Web3D Consortium, а также рядом комитетов ISO (International Standard Organization).

1. Strict – строгий, предписывающий соблюдение чёткой логической структуры и подразумевающий отказ от большинства возможностей визуального форматирования;
2. Transitional – переходный, намного более «либеральный»;
3. Frameset – для страниц, использующих фреймы.

Источник