Преимущества и недостатки многоуровневой организации сетей
Вопрос из книги Таненбаума про компьютерные сети к главе 1 «Введение», цитата:
10. Назовите две причины использования многоуровневых протоколов. Каковы возможные неудобства их использования?
Такие на первый взгляд простые вопросы на самом деле не всегда являются простыми. Это как маленький ребенок гуляет с одним из родителей по улице и тоже задает вот такие «простые» вопросы, на которые взрослый человек к своему удивлению не может найти ответа. Не может, потому что никогда над этим не задумывался. А дети задумываются. Почему небо голубое, а не красное? Почему собака бегает на четырех ногах, а люди на двух? Почему у человека два глаза, а не три?
В интернете большинство статей по этой теме начинаются сразу с перечисления уровней и протоколов, объяснения правил их работы. Мало кто сегодня задумывается о том, а зачем вообще появилась многоуровневая организация компьютерных сетей, не проще ли было бы с одним уровнем?
Преимущества и недостатки многоуровневой иерархии сети — те же, что и у любой иерархии. К примеру, владельцы небольших компаний могут позволить себе самостоятельно руководить всеми процессами в компании. В больших корпорациях один человек уже не может знать всё и вся до мелочей, у одного человека не хватит ни времени, ни сил, чтобы руководить коллективом в тысячи человек и десятками больших производств. Для руководства большой компанией требуется создать иерархию: на нижнем уровне — начальники отделов, они отчитываются перед директорами филиалов, которые, в свою очередь, отчитываются перед руководителями регионов и так далее — вверх по иерархии до самого главного руководителя.
1. Задача проектирования компьютерной сети — это сложная задача. Если будет только один уровень, на нем будет висеть слишком много задач и проектировать его будет очень сложно. Чтобы решить сложную задачу, ее можно разбить на ряд элементарных шагов, каждый из которых имеет простое решение. Поэтому компьютерная сеть организуется в стопку (стек) уровней, на каждом из которых работает свой протокол. При этом каждый уровень в этой стопке решает всего несколько конкретных задач. Разработка каждого из этих уровней — относительно несложная задача.
2. Многоуровневая модель организации сети позволяет менять технологию каждого уровня на более прогрессивную по отдельности и независимо от других уровней, если уровень сохраняет тот же интерфейс для взаимодействия с вышестоящим уровнем. Тут то же самое, что и в объектно-ориентированном программировании — разработчик библиотеки классов может постоянно дорабатывать реализацию методов класса, делая их работу более быстрой и менее ресурсозатратной, то есть более эффективной. Программистам, использующим эту библиотеку классов, не будет нужно переписывать свою программу при условии, что интерфейс библиотеки классов не меняется.
1. При многоуровневой организации увеличиваются накладные расходы на обработку данных по сравнению с одноуровневой организацией. В том же примере про большую корпорацию выясняется, что многим руководителям на разных уровнях требуется секретарь, водитель, личный кабинет и тому подобное. То есть на обеспечение всей этой иерархической руководящей структуры требуется жуть как много денег по сравнению с одним-единственным руководителем.
В случае многоуровневой организации компьютерной сети при формировании пакетов данных каждый уровень добавляет к пакету свой заголовок — некоторую служебную информацию для своих нужд. В итоге пакет данных, имеющий относительно небольшой размер на верхнем уровне, значительно увеличивается в размерах, переходя по уровням вниз до физической среды передачи. При прибытии на хост-получатель пакет проходит обратный путь снизу вверх, освобождаясь от всех дополнительных заголовков. А ведь этот процесс еще и требует компьютерных ресурсов при добавлении и удалении заголовков. Это и есть увеличение накладных расходов, только не денежных, как в случае корпорации, а в данном случае — расхода компьютерных ресурсов на обработку данных.
2. Так как уровней много, каждому требуется свой протокол, желательно стандартизированный. Но для разработки и утверждения каждого стандарта требуется пройти довольно долгую и сложную процедуру в соответствующей организации. Чем больше требуется стандартов, тем больше нужно времени. Это явный недостаток многоуровневой организации сети.
Артём Санников
Данная книга является руководством для начинающих специалистов в области анализа и обработки данных. В книге рассматривается язык SQL и его процедурное расширение PL/SQL от компании Oracle.
Главная › Cisco › CCNA: Introduction to Networks › Преимущества использования многоуровневой модели. CCNA Routing and Switching.
Преимущества использования многоуровневой модели. CCNA Routing and Switching.
Преимущества использования многоуровневой модели.
Многоуровневая модель для описания сетевых протоколов и операций обеспечивает следующие преимущества.
- Упрощение разработки протоколов, поскольку протоколы, работающие на определенном уровне, определяют формат обрабатываемых данных и интерфейс верхних и нижних уровней.
- Стимулирование конкуренции, так как продукты разных поставщиков могут взаимодействовать друг с другом.
- Предотвращение влияния изменений технологий или функций одного уровня на другие уровни (верхние и нижние).
- Общий язык для описания функций сетевого взаимодействия.
Как показано на рисунке выше, модель TCP/IP и модель взаимодействия открытых систем (Open Systems Interconnection, OSI) — основные используемые модели функционирования сети. Каждая из них представляет собой базовый тип многоуровневой модели сетевого взаимодействия.
- Протокольная модель соответствует структуре определенного набора протоколов. TCP/IP является протокольной моделью, поскольку в ней описываются функции, которые выполняются на каждом уровне протоколов, входящих в набор протоколов TCP/IP. TCP/IP также используется в качестве эталонной модели.
- Эталонная модель обеспечивает единообразное применение всех сетевых протоколов и сервисов, описывая то, что необходимо сделать на определенном уровне, но не предписывая конкретные способы выполнения. Модель OSI является популярной эталонной моделью объединенной сети, одновременно будучи протокольной моделью для набора протоколов OSI.
Записи по теме
Прикладные протоколы
Протоколы прикладного уровня служат для передачи информации конкретным клиентским приложениям, запущенным на сетевом компьютере. В IP-сетях протоколы прикладного уровня опираются на стандарт TCP и выполняют ряд специализированных функций, предоставляя пользовательским программам данные строго определенного назначения. Ниже мы кратко рассмотрим несколько прикладных протоколов стека TCP/IP.
Протокол ftp
Как следует из названия, протокол FTP (File Transfer Protocol) предназначен для передачи файлов через Интернет. Именно на базе этого протокола реализованы процедуры загрузки и выгрузки файлов на удаленных узлах Всемирной Сети. FTP позволяет переносить с машины па машину не только файлы, но и целые папки, включающие поддиректории на любую глубину вложений. Осуществляется это путем обращения к системе команд FTP, описывающих ряд встроенных функций данного протокола.
Протоколы рорз и smtp
Прикладные протоколы, используемые при работе с электронной почтой, называются SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) и РОРЗ (Post Office Protocol), первый «отвечает» за отправку исходящей корреспонденции, второй — за доставку входящей. В функции этих протоколов входит организация доставки сообщений e-mail и передача их почтовому клиенту. Помимо этого, протокол SMTP позволяет отправлять несколько сообщений в адрес одного получателя, организовывать промежуточное хранение сообщений, копировать одно сообщение для отправки нескольким адресатам. И РОРЗ, и SMTP обладают встроенными механизмами распознавания адресов электронной почты, а также специальными модулями повышения надежности доставки сообщений.
Протокол http
Протокол HTTP (Hyper Text Transfer Protocol) обеспечивает передачу с удаленных серверов на локальный компьютер документов, содержащих код разметки гипертекста, написанный на языке HTML или XML, то есть веб-страниц. Данный прикладной протокол ориентирован прежде всего на предоставление информации программам просмотра веб-страниц, веб-браузерам, наиболее известными из которых являются такие приложения, как Microsoft Internet Explorer и Netscape Communicator. Именно с использованием протокола HTTP организуется отправка запросов удаленным http-серверам сети Интернет и обработка их откликов; помимо этого HTTP позволяет использовать для вызова ресурсов Всемирной сети адреса стандарта доменной системы имен (DNS, Domain Name System), то есть обозначения, называемые URL (Uniform Resource Locator) вида http:/ /www.domain.zone/page (l).
Протокол telnet
Протокол TELNET предназначен для организации терминального доступа к удаленному узлу посредством обмена командами в символьном формате ASCII. Как правило, для работы с сервером по протоколу TELNET на стороне клиента должна быть установлена специальная программа, называемая telnet-клиентом, которая, установив связь с удаленным узлом, открывает в своем окне системную консоль операционной оболочки сервера. После этого вы можете управлять серверным компьютером в режиме терминала, как своим собственным (естественно, в очерченных администратором рамках). Например, вы получите возможность изменять, удалять, создавать, редактировать файлы и папки, а также запускать на исполнение программы на диске серверной машины, сможете просматривать содержимое папок других пользователей. Какую бы операционную систему вы ни использовали, протокол Telnet позволит вам общаться с удаленной машиной «на равных». Например, вы без труда сможете открыть сеанс UNIX на компьютере, работающем под управлением MS Windows.