Стандартизация сетей
Аннотация: Модульность и стандартизация. Понятие «открытая система». Источники стандартов. Характеристика стандартных стеков коммуникационных протоколов OSI, TCP/IP, IPX/SPX, NetBIOS/SMB.
Понятие «открытая система»
Модель OSI , как следует из ее названия ( Open System Interconnection ), описывает взаимосвязи открытых систем. Что же такое открытая система ?
В широком смысле открытой системой может быть названа любая система (компьютер, вычислительная сеть, ОС, программный пакет, другие аппаратные и программные продукты), построенная в соответствии с открытыми спецификациями .
Напомним, что под термином «спецификация» (в вычислительной технике) понимают формализованное описание аппаратных или программных компонентов , способов их функционирования, взаимодействия с другими компонентами, условий эксплуатации, ограничений и особых характеристик. Понятно, что не всякая спецификация является стандартом.
Под открытыми спецификациями понимаются опубликованные, общедоступные спецификации , соответствующие стандартам и принятые в результате достижения согласия после всестороннего обсуждения всеми заинтересованными сторонами.
Использование при разработке систем открытых спецификаций позволяет третьим сторонам разрабатывать для этих систем различные аппаратные или программные средства расширения и модификации, а также создавать программно-аппаратные комплексы из продуктов разных производителей.
Для реальных систем полная открытость является недостижимым идеалом. Как правило, даже в системах, называемых открытыми , этому определению соответствуют лишь некоторые части, поддерживающие внешние интерфейсы. Например, открытость семейства операционных систем Unix заключается, кроме всего прочего, в наличии стандартизованного программного интерфейса между ядром и приложениями, что позволяет легко переносить приложения из среды одной версии Unix в среду другой версии. Еще одним примером частичной открытости является применение в достаточно закрытой операционной системе Novell NetWare открытого интерфейса Open Driver Interface ( ODI ) для включения в систему драйверов сетевых адаптеров производства независимых компаний. Чем больше открытых спецификаций использовано при разработке системы, тем более открытой она является.
Модель OSI касается только одного аспекта открытости, а именно открытости средств взаимодействия устройств, связанных в вычислительную сеть . Здесь под открытой системой понимается сетевое устройство, готовое взаимодействовать с другими сетевыми устройствами с использованием стандартных правил, определяющих формат, содержание и значение принимаемых и отправляемых сообщений.
Если две сети построены с соблюдением принципов открытости, то это дает следующие преимущества:
- возможность построения сети из аппаратных и программных средств различных производителей, придерживающихся одного и того же стандарта ;
- возможность безболезненной замены одних компонентов сети другими, что позволяет сети развиваться с минимальными затратами;
- возможность легкого сопряжения одной сети с другой;
- простота освоения и обслуживания сети.
Ярким примером открытой системы является сеть Internet . Эта сеть развивалась в полном соответствии с требованиями, предъявляемыми к открытым системам . В разработке ее стандартов принимали участие тысячи специалистов-пользователей из различных университетов, научных организаций и фирм-производителей вычислительной аппаратуры и программного обеспечения, работающих в разных странах. Само название стандартов , определяющих работу Internet — Request For Comments ( RFC , что можно перевести как » запрос на комментарии»,) — говорит об открытом характере принимаемых стандартов . В результате сеть Internet объединила в себе разнообразное оборудование и программное обеспечение огромного количества сетей, разбросанных по всему миру.
Модульность и стандартизация
Модульность — это одно из неотъемлемых свойств вычислительных сетей. Модульность проявляется не только в многоуровневом представлении коммуникационных протоколов в конечных узлах сети, хотя это, безусловно, важная и принципиальная особенность сетевой архитектуры. Сеть состоит из огромного числа различных модулей — компьютеров, сетевых адаптеров , мостов, маршрутизаторов, модемов, операционных систем и модулей приложений.
Разнообразные требования, предъявляемые предприятиями к компьютерным сетям , привели к появлению многочисленных и разнообразных устройств и программ для построения сети. Эти продукты отличаются не только основными функциями (имеются в виду функции, выполняемые, например, повторителями , мостами или программными редиректорами ), но и многочисленными вспомогательными функциями , предоставляющими пользователям или администраторам дополнительные удобства, такие как автоматизированное конфигурирование параметров устройства, автоматическое обнаружение и устранение некоторых неисправностей, возможность программного изменения связей в сети и т. п. Разнообразие увеличивается также потому, что многие устройства и программы отличаются сочетаниями тех или иных основных и дополнительных функций — существуют, например, устройства, объединяющие в себе основные возможности коммутаторов и маршрутизаторов, к которым добавляется еще и набор некоторых дополнительных функций, характерный только для данного продукта.
В результате не существует компании, которая смогла бы обеспечить производство полного набора всех типов и подтипов оборудования и программного обеспечения, необходимого для построения сети. Но, так как все компоненты сети должны работать согласованно, потребовалось принимать многочисленные стандарты , которые, если не во всех, то хотя бы в большинстве случаев, гарантировали бы совместимость оборудования и программ различных фирм-изготовителей.
Таким образом, понятия «модульность» и «стандартизация» в сетях неразрывно связаны, и модульный подход только тогда дает преимущества, когда он сопровождается следованием стандартам .
В результате открытый характер стандартов и спецификаций важен не только для коммуникационных протоколов , но и для всех многочисленных функций разнообразных устройств и программ, выпускаемых для построения сети. Нужно отметить, что большинство принимаемых сегодня стандартов носит открытый характер. Время закрытых систем, точные спецификации на которые были известны только фирме-производителю, прошло. Стало очевидно, что возможность взаимодействия с продуктами конкурентов не снижает, а наоборот, повышает ценность изделия, так как его можно применить в большем количестве работающих сетей, построенных на основе продуктов разных изготовителей. Поэтому даже компании, ранее выпускавшие весьма закрытые системы, такие как IBM , Novell или Microsoft, сегодня активно участвуют в разработке открытых стандартов и применяют их в своих продуктах.
Сегодня в секторе сетевого оборудования и программ с совместимостью продуктов разных производителей сложилась следующая ситуация. Практически все продукты, как программные, так и аппаратные, совместимы по функциям и свойствам, которые были реализованы уже достаточно давно, и соответствующие стандарты разработаны и приняты, по крайней мере, 3–4 года назад. В то же время очень часто принципиально новые устройства, протоколы и свойства оказываются несовместимыми даже у ведущих производителей. Такая картина характерна не только для тех устройств или функций, стандарты на которые еще не успели принять (это естественно), но и для устройств, стандарты на которые существуют уже несколько лет. Совместимость достигается только после того, как все производители реализуют соответствующий стандарт в своих изделиях, причем одинаковым образом.
20.Сетевые службы. Проблемы стандартизации. Понятие «открытая система».
Для конечного пользователя сеть – это прежде всего набор сетевых служб, с помощью которых он решает свои функциональные задачи. Реализация сетевых служб осуществляется программными средствами. Основные службы обычно предоставляются сетевой операционной системой, а вспомогательные – сетевыми приложениями, работающими в тесном контакте с сетевой операционной системой. При разработке сетевых служб решается ряд проблем – это определение протокола взаимодействия между клиентской и сервер – частями, распределение функций между ними, выбор схемы, адресации приложений.
Суть сетей – это соединение различного оборудования, а значит проблема совместимости, поэтому все развитие компьютерной отрасли в конечном счете отражено в стандартах.
Любая новая технология приобретает законный статус, когда её содержание закрепляется в стандарте.
В компьютерных сетях основой стандартизации является многоуровневый подход к разработке средств сетевого взаимодействия. Именно на основе этого подхода была разработана семиуровневая модель взаимодействия открытых сетей, ставшей основой их развития. Процедура взаимодействия двух компов может быть описана виде набора правил взаимодействия каждой пары соответствующих уровней.
7 уровней (начиная с 7 уровня):
6.уровень представления (представительный)
Протокол – формализованные правила, определяющие последовательность и формат сообщений, которыми обмениваются сетевые компоненты, лежащие на одном уровне.
Модули, находящиеся на одном узле, взаимодействуют друг с другом в соответствии с правилами – эти правила называют интерфейсом.
Интерфейс – определяет набор сервисов, предоставляемый данным уровнем соседнему уровню.
Средства каждого уровня должны отрабатывать:
1)свой собственный протокол
2)интерфейс со всеми уровнями
Коммуникационный протокол – иерархический организационный набор протоколов, достаточный для организации взаимодействия узлов сети.
Открытая система – определяет различные уровни систем, даёт им стандартные имена и указывает, какие функции должен выполнять каждый уровень.
21.Модель открытых систем. Уровни модели.
В начале 1980 г. международной организацией по стандартизации ИСО была разработана модель ОСИ (взаимодействия открытых систем). Открытая система, построенная в соответствии с открытыми спецификациями (общедоступная). Эта модель определяет различные уровни систем, даёт им стандартные имена и указывает, какие функции должен выполнять каждый уровень. Модель была разработана на основании большого опыта, полученного при создании компьютерных сетей, в основном глобальных.
7 уровней (начиная с 7 уровня):
6.уровень представления (представительный)
Каждый уровень имеет дело с одним определенным аспектом взаимодействия сетевых устройств. После формирования сообщения прикладной уровень направляет его вниз по стеку уровня представления. Протокол уровня представления на основании информации. Полученный из прикладного уровня, в том числе из заголовка, который содержит информацию о месте нахождения файла и о типе операции, которую необходимо над ним выполнить, формирует к сообщению собственный заголовок, в котором содержатся указания для протокола уровня представления машины адресата и выполняет требуемые действия. Полученные в результате сообщения передаются вниз сеансового уровня, который выполняет действия и добавляет свой заголовок. Далее сообщение через следующие уровни достигает физического уровня, который передаёт его по линиям связи и адресату. Когда сообщение сети поступает на машину адресата, оно принимается и последовательно перемещается вверх с уровня на уровень.
В стандартах ИСО для обозначения единиц данных, с которыми имеют дело протоколы разных уровней, используется общее название – протокольный блок данных. Для обозначения блока данных используются специальные названия: кадр, пакет, сегмент, дейтаграмма.