Повна версія

Головна arrow Інформатика arrow Інформаційні технології

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   ЗМІСТ   >>

Транспортування інформації

Основним фізичним способом реалізації операції транспортування є використання локальних мереж і мереж передачі даних. При розробці і використанні мереж для забезпечення сумісності використовується ряд стандартів, об'єднаних в семиуровневую модель відкритих систем, прийняту в усьому світі і визначальну правила взаємодії компонентів мережі на даному рівні (протокол рівня) і правила взаємодії компонентів різних рівнів (міжрівневий інтерфейс) (4, 36 ). Міжнародні стандарти в області мережевого інформаційного обміну знайшли відображення в еталонної семиуровневой моделі, відомої як модель OSI (Open System Intercongtction - зв'язок відкритих систем) (рис. 4.3). Дана модель розроблена міжнародною організацією зі стандартизації (International Standards Organization - ISO). Більшість виробників мережевих програмно-апаратних засобів прагнуть дотримуватися моделі OSI. Але в цілому добитися повної сумісності поки не вдається.

Фізичний рівень реалізує фізичне управління і відноситься до фізичної ланцюга, наприклад телефонного, по якій передається інформація. На цьому рівні модель OS1 визначає фізичні, електричні, функціональні і процедурні характеристики ланцюгів зв'язку, а також вимоги до мережевих адаптерів і модемів.

Канальний рівень. На цьому рівні здійснюється управління ланкою мережі (каналом) і реалізується пересилка блоків (сукупності бітів) інформації з фізичного ланці. Здійснює такі процедури управління, як визначення початку і кінця блоку, виявлення помилок передачі, адресація повідомлень і ін. Канальний рівень визначає правила спільного використання мережевих апаратних засобів комп'ютерами мережі.

Мережевий рівень відноситься до віртуальної (уявної) ланцюга, яка не зобов'язана існувати фізично. За допомогою інтерфейсу, що забезпечується цим рівнем, вдається "заховати" складності управління передачею на фізичному рівні. Програмні засоби даного рівня забезпечують визначення маршруту передачі пакетів в мережі. Маршрутизатор, що забезпечують пошук оптимального маршруту на основі аналізу адресної інформації, функціонують на мережевому рівні моделі OSI. В якості найпростішого маршрутизирующего пристрою між сегментами мережі

Зв'язок відкритих систем

Мал. 4.3. Зв'язок відкритих систем

або різними локальними мережами може виступати і пристрій, що функціонує на нижчому канальному рівні моделі OSI, зване мостом.

Транспортний рівень. Перші три рівні утворюють загальну мережу, в якій колективно можуть працювати багато користувачів. На транспортному рівні контролюється черговість пакетів повідомлень і їх приналежність. Таким чином, в процесі обміну між комп'ютерами підтримується віртуальна зв'язок, аналогічна телефонній комутації.

Сеансовий рівень. У деяких випадках важко організувати процес взаємодії між користувачами через велику кількість способів такого взаємодії. Для усунення цих труднощів на даному рівні координуються і стандартизуються процеси встановлення сеансу, управління передачею і прийомом пакетів повідомлень, завершення сеансу. На сеансовому рівні між комп'ютерами встановлюється і завершується віртуальна зв'язок за таким же принципом, як при голосового телефонного зв'язку.

Управління поданням. Програмні засоби цього рівня виконують перетворення даних з внутрішнього формату передавального комп'ютера у внутрішній формат комп'ютера-одержувача, якщо ці формати відрізняються один від одного (наприклад, IBM PC і DEC). Даний рівень включає функції, пов'язані з використовуваному набору символів, кодування даних і способам представлення даних на екранах дисплеїв або друку. Крім конвертації форматів на даному рівні здійснюється стиснення переданих даних і їх розпакування.

Прикладний рівень відноситься до функцій, які забезпечують підтримку користувачеві на більш високому прикладному і системному рівнях, наприклад:

  • • організація доступу до загальних мережних ресурсів: інформації, дискової пам'яті, програмних додатках, зовнішніх пристроїв (принтерів, стримера і ін.);
  • • загальне управління мережею (управління конфігурацією, розмежування доступу до загальних ресурсів мережі, відновлення працездатності після збоїв і відмов, управління продуктивністю);
  • • передача електронних повідомлень, включаючи електронну пошту;
  • • організація електронних конференцій;
  • • діалогові функції високого рівня.

Модель OSI являє собою стандартизований каркас і загальні рекомендації, вимоги ж до конкретних компонентів мережевого програмного забезпечення задаються протоколами.

Протокол є стандартом в області мережевого програмного забезпечення і визначає сукупність функціональних і експлуатаційних вимог до будь-якого його компоненту, яких дотримуються виробники цього компонента. Вимоги протоколу можуть відрізнятися від вимог еталонної моделі OSI.

Міжнародний інститут інженерів з електротехніки та електроніки (IEEE) розробив стандарти для протоколів передачі даних в локальних мережах. Ці стандарти, які описують методи доступу до мережевих каналах даних, отримали назву IEEE 802.

Протоколи мережевого взаємодії можна класифікувати за ступенем близькості до фізичної середовищі передачі даних. Це протоколи:

  • • нижнього рівня, поширювані на канальний і фізичний рівні моделі OSI;
  • • середнього рівня, поширювані на мережевий, транспортний і сеансовий рівні OSI;
  • • верхнього рівня, поширювані на рівень представлення і прикладний рівень моделі OSI.

При кожній реалізації протоколів вищих рівнів використовуються реалізації протоколів нижчих рівнів.

Протоколи нижнього рівня OSI відповідають рівню мережевих апаратних засобів і нижнього рівня мережевого програмного забезпечення. Серед найбільш поширених стандартів даного рівня виділимо наступні [11, 12, 30]:

  • • стандарт NDIS (Network Driver Interface Specification - специфікація інтерфейсу мережевих драйверів), розроблений спільно фірмами Microsoft і 3Com;
  • • стандарт ODI (Open Datalink Interface - відкритий інтерфейс зв'язку), розроблений спільно фірмами Novell і Apple Computer.

Дані стандарти дозволяють реалізовувати протоколи середнього рівня незалежно від мережевих апаратних засобів і забезпечують спільне функціонування різнотипних протоколів середнього рівня. Універсальний інтерфейс канального рівня представлений на рис. 4.4. Виробники мережевих апаратних засобів, як правило, розробляють драйвери, що задовольняють обом стандартам.

Універсальний інтерфейс канального рівня

Мал. 4.4. Універсальний інтерфейс канального рівня

Драйвер мережевого адаптера є останнім програмним компонентом перед фізичним рівнем моделі OSI і називається подуровнем управління доступом до середовища MAC (Media Access Control). Підрівень MAC орієнтований на виконання таких функцій, як безпосереднє управління доступом до передавальної середовищі, перевірці пакетів повідомлень на наявність помилок.

Підрівень LLC (Logical Line Control) вважається незалежним від особливостей фізичної передавальної середовища і використовуваних методів доступу до каналів передачі даних. Стандарти по розробці інтерфейсів для зв'язку реалізацій протоколів середнього рівня моделі OSI з драйверами мережевих апаратних засобів відносяться перш за все до подуровню LLC.

Протоколи середнього рівня поширюються на мережевий, транспортний і сеансовий рівні еталонної моделі. За типом межкомпьютерного обміну ці протоколи можна класифікувати наступним чином:

  • • сеансу протоколи (протоколи віртуального з'єднання);
  • • дейтаграмному протоколи.

Сеансові протоколи визначають організацію передачі інформації між комп'ютерами по так званому віртуальному каналу в три етапи:

  • • встановлення віртуального каналу (установка сеансу);
  • • реалізація безпосереднього обміну інформацією;
  • • знищення віртуального каналу (роз'єднання).

У сеансових протоколах порядок проходження пакетів при передачі відповідає їх початкового порядку в повідомленні, а передача здійснюється з підтвердженням доставки, а в разі втрати відправлених пакетів вони передаються повторно.

При використанні дейтаграмним протоколів пакети повідомлень передаються так званими дейтаграммами незалежно один від одного, тому порядок доставки пакетів одного електронного листа може не відповідати їх вихідного порядку в повідомленні. При цьому пакети повідомлень передаються без підтвердження.

Таким чином, з точки зору достовірності, сеансу протоколи є кращими, зате швидкість передачі при використанні дейтаграмним протоколів набагато вище.

Будь протокол середнього рівня передбачає наступні етапи реалізації межкомпьютерного обміну:

  • • ініціалізація зв'язку;
  • • безпосередній інформаційний обмін;
  • • завершення обміну.

Найбільш часто використовуваними наборами протоколів середнього рівня є наступні:

  • • набір протоколів SPX / IPX, який використовується в локальних мережах, що функціонують під управлінням мережевої операційної системи NetWare;
  • • протоколи NetBIOS і NetBEUI, підтримувані більшістю мережевих операційних систем і використовувані тільки в локальних мережах;
  • • протоколи TCP / IP, що є стандартом для глобальної мережі Internet, що використовуються в локальних мережах і підтримувані більшістю мережевих операційних систем.

Набір протоколів SPX / IPX використовується в мережевий операційній системі NetWare фірми Novell.

Протокол IPX (Internetwork Packet Exchange - міжмережевий обмін пакетами) є дейтаграмним протоколом і відповідає мережному рівню еталонної моделі. Застосовується для виконання функцій адресації при обміні пакетами повідомлень.

Протокол SPX (Sequenced Packet Exchange - послідовний обмін пакетами) є сеансовим протоколом і відповідає транспортному і сеансовому рівням еталонної моделі. За ступенем близькості до найнижчого рівня еталонної моделі протокол SPX знаходиться над протоколом IPX і використовує цей протокол.

Драйвер, який реалізує протокол SPX використовує в процесі своєї роботи драйвер, який реалізує протокол IPX. Протокол IPX є більш швидкодіючим, ніж протокол SPX.

Важливим недоліком протоколів SPX і IPX є несумісність з протоколами TCP / IP, що використовуються в глобальній мережі Інтернет. Для підключення локальної мережі NetWare до Інтернету використовується один з наступних способів:

  • • безпосередня інсталяція на кожному мережевому комп'ютері драйверів, що реалізують набір протоколів TCP / IP;
  • • підключення локальної мережі до Інтернету через шлюз IPX-IP.

Протоколи NetBIOS і NetBEUI розроблені фірмою IBM і призначені тільки для локальних комп'ютерних мереж.

Протокол NetBIOS (Network Basic Input / Output System - базова система введення-виведення) відповідає мережному, транспортному і сеансовому рівням еталонної моделі. Реалізація даного протоколу забезпечує прикладний інтерфейс, який використовується для створення мережевих програмних додатків.

Протокол NetBEUI (Extended User Interface NetBIOS - розширений призначений для користувача інтерфейс NetBIOS) є модифікацією попереднього протоколу і поширюється тільки на мережевий і транспортний рівні.

Реалізації протоколів NetBIOS і NetBEUI забезпечують вирішення наступних завдань: підтримка імен, підтримка сеансового і дейтаграммного взаємодії, отримання інформації про стан мережі.

Переваги протоколів NetBIOS і NetBEUI: зручна адресація, висока продуктивність, самонастройка і хороший захист від помилок, економне використання оперативної пам'яті.

Недоліки NetBIOS і NetBEUI пов'язані зі ставленням до глобальних мереж: відсутність підтримки функцій маршрутизації і низька продуктивність.

Сімейство протоколів TCP / IP було розроблено для об'єднання різних комп'ютерних мереж в одну глобальну мережу, що отримала назву Інтернет.

Сімейство протоколів TCP / IP включає протоколи, що відносяться як до середніх, так і інших рівнів моделі OS1:

  • • прикладний рівень і рівень представлення - протокол передачі файлів (FTP), протоколи електронної пошти (SMTP, POP3, IMAP4), протоколи віддаленого доступу (SLIP, РРР, Telnet), протокол мережевої файлової системи (NPS), протокол управління мережами (SNMP) , протокол передачі гіпертексту (НТРР) і ін .;
  • • сеансовий і транспортні рівні - протоколи TCP і UDP;
  • • мережевий рівень - протоколи IP, ICMP, IGМР;
  • • канальний рівень - протоколи ARP, RARP.

Дейтаграммний протокол IP (Internet Protocol) є основним для мережевого рівня і забезпечує маршрутизацію передаваних пакетів повідомлень.

Протокол ICMP (Internet Control Message Protocol) відповідає за обмін повідомленнями про помилки і іншою важливою інформацією з програмними засобами мережевого рівня на іншому комп'ютері, маршрутизаторі або шлюзі.

Протокол IGMP (Internet Management Protocol) використовується для відправки ίΡ-Пакегі безлічі комп'ютерів в мережі.

Протокол TCP (Transmission Control Protocol) є протоколом мережевого рівня і забезпечує падежную передачу даних між двома комп'ютерами шляхом організації віртуального каналу обміну і використання його для передачі великих масивів даних.

Протокол UDP (User Datagram Protocol) реалізує набагато простіший сервіс передачі, забезпечуючи надійну доставку даних без встановлення логічного з'єднання.

Протоколи верхнього рівня відповідають рівню користувачів і прикладних програм і поширюються на рівень представлення і прикладний рівень еталонної моделі мережевої взаємодії. Найбільш поширеними є наступні високорівневі протоколи:

  • • перенаправлення запитів і обміну повідомленнями (SMB, NCP);
  • • управління мережами (SNMP);
  • • мережевої файлової системи (NFS);
  • • виклику віддалених процедур (RPC);
  • • підвищують ефективність використання протоколів TCP / IP середнього рівня (DNS, DHSP);
  • • віддаленого доступу до комп'ютерних ресурсів (SLIP, РРР, Telnet);
  • • передачі файлів (FTP);
  • • передачі гіпертексту (HTTP);
  • • електронної пошти (SMTP, POP3, IMAP4);
  • • організації електронних конференцій і системи новин (NNTP).

Протокол SMB (Server Message Blocks - блоки серверних повідомлень), розроблений спільно корпораціями Microsoft, Intel і IBM, використовується в мережевих операційних системах Windows NT, Lan Manager, LAN Server. Даний протокол визначає серії команд, використовуваних для передачі інформації між мережевими комп'ютерами.

Протокол NCP (NetWare Core Protocol - протокол ядра NetWare) розроблений фірмою Novell і використовується в мережевих ОС NetWare.

Протокол SNMP (Simple Network Management Protocol - простий протокол управління мережею) здійснює гнучке і повне управління мережею, при цьому передбачається виконання адміністратором наступних функцій: управління конфігурацією, доступом до загальних мережних ресурсів, продуктивністю, підготовкою до відновлення, відновленням. При цьому будь-яка з функцій управління повинна забезпечувати вирішення трьох базових завдань:

  • • отримання інформації про стан керованого об'єкта;
  • • аналіз отриманої інформації і вироблення управляючих впливів;
  • • передача управляючих впливів на виконання.

Протокол NFS (Network File System - мережева файлова система) призначений для надання універсального інтерфейсу роботи з файлами для різних операційних систем, мережевих архітектур і протоколів середнього рівня.

Протокол RPC (Remote Procedure Call - сервіс виклику віддалених процедур) призначений для організації міжпрограмних взаємодій для мережі "клієнт-сервер" і забезпечує зв'язок між процесами-клієнтами і процесами-серверами, реалізованими на різних комп'ютерах мережі.

Протокол DNS (Domain Name System - система доменних імен) призначений для встановлення відповідності між смисловими символьними іменами і IP - адресами комп'ютерів.

Протокол DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol - протокол динамічної конфігурації комп'ютерів) дозволяє автоматично призначати IP-адреси підключаються до мережі комп'ютерів і змінювати їх при переміщенні з однієї підмережі в іншу.

Протокол SLIP (Serial Line Internet Protocol - протокол Інтернету послідовного з'єднання) забезпечує роботу протоколів TCP / IP при коммутируемом телефонному з'єднанні.

Протокол РРР (Point-to-Point Protocol - протокол "точка-точка") забезпечує встановлення з'єднання і реалізацію безпосереднього обміну інформацією, а також у порівнянні з SLIP дозволяє вирішувати наступні завдання:

  • • конфігурація і перевірка якості зв'язку;
  • • підтвердження достовірності (аутентифікація) віддаленого користувача;
  • • динамічне присвоєння адрес IP і управління цими адресами;
  • • виявлення і корекція помилок і ін.

Протокол РРТР (Point-to-Point Tunntling Protocol - тунельний протокол "точка-точка") орієнтований на підтримку мульти- протокольних віртуальних приватних мереж (Virtual Private Networks - VPN) і надає можливість віддаленим користувачам мати безпечний доступ до корпоративних мереж через Інтернет.

Протокол Telnet є загальновизнаним стандартом віддаленого дистанційного керування в Інтернеті, що дозволяє в режимі командного рядка запускати і виконувати програми на комп'ютері, з яким встановлено віддалене з'єднання.

 
<<   ЗМІСТ   >>