Сетевые протоколы
Современное общество трудно себе представить без вычислительных сетей и систем. Они применяются везде, в том или ином виде. В наше время работа любого офиса, предприятия, склада невозможна без применения средств вычислительной техники, которые в свою очередь, как правило, объединены в сети. Это позволяет получать доступ, как к локальным, так и к глобальным базам данных, управлять предприятиями, ресурсами с одного рабочего места. Всё это стало возможным благодаря развитию вычислительной техники, разработке и внедрению компьютерных сетей.
С появлением компьютерных сетей, разрешились многие проблемы, такие как мгновенная передача данных практически на любые расстояния, наблюдение за объектами, управление оборудованием в режиме реального времени, где бы оно ни находилось.
Введение 2
Структура сетевых протоколов на основе модели OSI 3
Прикладной уровень. 4
Уровень представления. 4
Сеансовый уровень………………..……………………………….…4
Транспортный уровень…………….…………………………………5
Сетевой уровень………………………………………………………5
Канальный уровень…………………..………………………………6
Физический уровень………………………………………………….7
Стек протоколов TCP/IP……………………………….……………..8
Стек протоколов IPX/SPX……………………………………….…..13
Стек протоколов OSI……………………………………..………….15
Заключение…………………………………………………..………..18
Список используемой литературы……………………………..….19
Вложенные файлы: 1 файл
реферат по теме сетевые протоколы.docx
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ПРИБОРОСТРОЕНИЯ И ИНФОРМАТИКИ (МГУПИ)
Доц. Каф. ИТ-4 ______________________________ ____ Кукин М.А.
Структура сетевых протоколов на основе модели OSI 3
Стек протоколов IPX/SPX……………………………………….…..13
Список используемой литературы……………………………..….19
Современное общество трудно себе представить без вычислительных сетей и систем. Они применяются везде, в том или ином виде. В наше время работа любого офиса, предприятия, склада невозможна без применения средств вычислительной техники, которые в свою очередь, как правило, объединены в сети. Это позволяет получать доступ, как к локальным, так и к глобальным базам данных, управлять предприятиями, ресурсами с одного рабочего места. Всё это стало возможным благодаря развитию вычислительной техники, разработке и внедрению компьютерных сетей.
С появлением компьютерных сетей, разрешились многие проблемы, такие как мгновенная передача данных практически на любые расстояния, наблюдение за объектами, управление оборудованием в режиме реального времени, где бы оно ни находилось.
По мере развития компьютерных сетей появляются новые методы их управления. Не малую роль в управлении сетями играет управление потоками данных в внутри сети, это осуществляется с помощью сетевых протоколов.
Сетевой протокол[1] — набор правил, позволяющий осуществлять соединение и обмен данными между двумя и более включёнными в сеть устройствами. Понятие сетевой протокол подразумевает программное обеспечение, с помощью которого происходит обработка данных для приема и передачи, а также взаимодействие между различными устройствами.
Рассмотрим назначение и структуру сетевых протоколов более подробно.
Структура сетевых протоколов на основе модели OSI.
Наиболее часто структуру сетевых протоколов рассматривают на основе модели OSI, схематично представленной на рисунке 1[6]. В соответствии с ней сетевой протокол разбивается на семь уровней:
- Прикладной
- Представления
- Сеансовый
- Транспортный
- Сетевой
- Канальный
- Физический
Уровни взаимодействуют друг с другом по вертикали посредством интерфейсов, и могут взаимодействовать с параллельным (т.е. с тем же уровнем другой системы) уровнем другой системы с помощью протоколов. Каждый уровень может взаимодействовать только с соседними уровнями и выполнять отведённые только ему функции. Рассмотрим каждый уровень.
Прикладной уровень.
Отвечает за взаимодействие пользователя и сети. Это происходит за счёт того что уровень разрешает приложениям пользователя получать доступ к сетевым службам, таким как доступ к файлам, пересылка электронной почты. Также этот уровень отвечает за передачу информации приложениям об ошибках и формирует запросы к следующему за ним уровню представления.
Уровень представления.
На данном уровне происходит преобразование протоколов, сжатие/распаковка и кодирование/декодирование данных. Также на этом уровне происходит обработка запросов приложений, полученных с прикладного уровня, они преобразуются в формат пригодный для передачи по сети, а полученные из сети преобразуются в формат понятный приложениям. Если возникает необходимость, то на этом уровне может происходить перевод данных из одного формата в другой, а также формирование структуры данных. Благодаря этому уровень представления обеспечивает передачу данных даже между компьютерными системами работающих с разными форматами. На этом же уровне производится шифрование данных, это делается в тех случаях, когда надо обеспечить защиту данных от не санкционированного доступа.
Сеансовый уровень.
Сеансовый уровень отвечает за управление связью между двумя приложениями, находящимися на разных компьютерах. Этот уровень фиксирует, какая из сторон осуществляет передачу, когда и как долго. При передаче больших объёмов данных, на сеансовом уровне вставляются контрольные точки, это делается для того чтобы в случае сбоя соединения можно было возобновить передачу с последней контрольной точки, а не с самого начала. На практике мало приложений используют сеансовый уровень, и сам он редко используется в виде отдельных протоколов, чаще его функции объединяют с функциями прикладного уровня и реализуют в одном протоколе.
Транспортный уровень.
Транспортный уровень предназначен для передачи данных без потерь, ошибок и повтора, в той последовательности в какой они были переданы. При этом не важно, какие данные, откуда и куда передаются, то есть он предоставляет сам механизм передачи данных. Так же на этом уровне происходит формирование блоков данных, длинные разбиваются на несколько блоков, а короткие объединяются. Размеры блоков зависят от типа протокола используемого на данном уровне. На транспортном уровне применяется множество протоколов, от протоколов которые предоставляют функции передачи без подтверждения приёма, и, заканчивая протоколами, которые контролируют доставку данных получателю. Так же существуют протоколы транспортного уровня способные обрабатывать несколько потоков данных, одновременно, управляющих потоками данных и гарантирующих достоверность принятых данных, они часто имеют функцию контроля доставки данных, эта функция заставляет принимающую систему отправлять подтверждение о приёме данных. Существуют протоколы транспортного уровня позволяющие собирать данные в нужной последовательности, даже если они были доставлены не в той последовательности, в какой они были отправлены устройством-источником.
Сетевой уровень.
На сетевом уровне определяется маршрут передачи данных от компьютера-отправителя к компьютеру-получателю, это происходит исходя из многих условий, таких как приоритет отправления, интенсивности трафика, пропускной способности сети или её отдельных участков. На этом уровне также происходит перевод логических адресов и имён в физические адреса и здесь же происходит согласование различных сетевых технологий. Протоколы, используемые на сетевом уровне, маршрутизируют данные от отправителя к получателю по двум схемам, с установкой соединения и без него. В первом случае сперва происходит установка маршрута передачи пакетов от отправителя к получателю, а потом начинается последовательная передача данных, по окончании которой связь разрывается. Во втором случае пакет, содержащий полный адрес отправителя и получателя отправляется до первого промежуточного устройства (маршрутизатора), который считывает адресную информацию и на основе этого выбирает маршрут передачи пакета данных к следующему промежуточному устройству. Так происходит до тех пор, пока пакет не будет доставлен получателю. При использовании протоколов без установки соединения, приём получателем пакетов данных в той последовательности, в которой они были отправлены, не гарантируется. В таких случаях за установку пакетов данных в нужной последовательности отвечают протоколы, работающие на транспортном уровне. На сетевом уровне происходит не только маршрутизация передачи данных, но и решение проблем передачи данных по связям с не стандартной структурой, при объединении нескольких локальных сетей. Также на сетевом уровне решаются задачи по согласованию разных технологий передачи данных и создании надёжных барьеров на пути нежелательного трафика.
Канальный уровень.
Протокол канального уровня обеспечивает доставку кадра данных между любыми двумя узлами локальной сети, но он это делает только в сети с определённой топологией, для которой он был разработан. К таким топологиям относятся топологии общая шина, звезда и кольцо, а также топологии, полученные из выше перечисленных с помощью мостов и коммутаторов. В локальных сетях с протоколами канального уровня работают мосты, коммутаторы и маршрутизаторы. В персональных компьютерах канальный уровень реализован с помощью сетевых адаптеров и их драйверов.
В глобальных сетях канальный уровень обеспечивает обмен данными только между двумя компьютерами, соединенными между собой индивидуальной линией связи. В глобальных сетях для передачи данных через всю сеть используется сетевой уровень.
На канальном уровне происходит передача кадров (фреймов), от физического уровня к сетевому. Кадр представляет собой логически организованную структуру, в которую можно помещать данные. В кадре содержится информация об отправителе и получателе, управляющая информация, которая служит для маршрутизации, указывает на тип пакета данных. За управляющей информацией следуют сами данные, а за ними помещается контрольная сумма, которая служит для проверки кадров на целостность. Это осуществляется следующим образом: компьютер получателя, на канальном уровне, вычисляет контрольную сумму принятого фрейма и сравнивает её с полученной контрольной суммой, если они совпадают, то пакет считается правильным, и он отправляется для дальнейшей обработки на сетевой уровень, если нет, то канальный уровень отправляет запрос отправителю на повторную пересылку повреждённого кадра. Таким образом, на канальном уровне происходит контроль над ошибками, которые могут возникнуть. В обычных случаях канальный уровень отправителя при отправке кадра данных, ожидает ответа от получателя о приёме этих данных, и если такой ответ не получен, то происходит повторная отсылка только того кадра по которому не было получено подтверждение о приёме. Благодаря этому сетевой уровень может считать передачу данных между отправителем и получателем безошибочной.
Также задачей канального уровня является проверка доступности физической среды передачи данных. Это необходимо в тех случаях, когда физическая среда передачи данных используется несколькими парами компьютеров, то есть является разделяемой. Благодаря этому возможность возникновения коллизий становится минимальной.
Физический уровень.
Этот уровень является самым нижним в модели OSI. Он осуществляет передачу потока битов по физической среде, такой как сетевой кабель, оптоволокно и другие. Физический уровень формирует сигналы, которые переносят данные, поступившие от всех предыдущих уровней. На этом уровне также определяются характеристики электрических сигналов, такие как напряжение и ток сигнала, скорость передачи и тип кодирования.
Также на физическом уровне вводятся стандарты для типов разъёмов и назначении каждого контакта. Физический уровень реализован во всех устройствах, подключенных к сети.
В функции физического уровня входит и передача битов информации от одного компьютера к другому, при этом содержание передаваемых битов на этом уровне не имеет ни какого значения. Он отвечает за синхронизацию битов и кодирование данных, гарантируя тем самым, что переданная «единица» будет воспринята именно как «единица», а не как «ноль». На этом же уровне устанавливается длительность каждого бита, и способ перевода бита в электрические или оптические импульсы, передаваемые по сетевому кабелю.