Стандартные стеки коммуникационных протоколов

В данной главе рассматриваются основные стеки сетевых протоколов, основные протоколы стека TCP/IP, разбираются основы адресации TCP/IP v. 4.0.

Протоколы. Протокольные реализации. Основные понятия, принципы взаимодействия

«Протокол передачи данных» - набор соглашений интерфейса логического уровня, которые определяют обмен данными между различными программами. Эти соглашения задают единообразный способ передачи сообщений и обработки ошибок при взаимодействии программного обеспечения разнесённой в пространстве аппаратуры, соединённой тем или иным интерфейсом.

«Сетевой протокол» - набор правил и действий (очерёдности действий), позволяющий осуществлять соединение и обмен данными между двумя и более включёнными в сеть устройствами.

Разные протоколы, зачастую, описывают лишь разные стороны одного типа связи; взятые вместе, они образуют стек протоколов. Названия «протокол» и «стек протоколов» также указывают на программное обеспечение, которым реализуется протокол.

Сетевые протоколы предписывают правила работы компьютерам, которые подключены к сети. Они строятся по многоуровневому принципу. Протокол некоторого уровня определяет одно из технических правил связи. В настоящее время для сетевых протоколов используется модель OSI.

Протокол является набором правил взаимодействия функциональных блоков, расположенных на одном уровне. Обычно протокол описывает:

· синтаксис сообщения, являющийся способом идентификации данных при их передаче. Например, порядок, в котором отображаются адрес назначения и элементы данных;

· имена элементов данных, что позволяет обеспечивать интерпретацию передаваемой информации;

· операции управления и состояния. Они сводятся к динамичному согласованию фаз функционирования, связанного с передачей данных. Для случаев появления отказов в сети предусматривается порядок выхода из этих состояний.

Стеки протоколов

«Стек протоколов» - иерархически организованный набор сетевых протоколов, достаточный для организации взаимодействия узлов в сети [16].

В настоящее время в сетях используется большое количество стеков коммуникационных протоколов. Наиболее популярными являются стеки:

· OSI;

· TCP/IP;

· IPX/SPX;

· NetBIOS.

Все эти стеки на нижних уровнях (физический и канальный) используют одни и те же стандартизированные протоколы Ethernet, Token Ring, FDDI и некоторые другие, которые позволяют использовать во всех сетях одну и ту же аппаратуру. Зато на верхних уровнях все стеки работают по своим собственным протоколам.

1. Стек OSI представляет собой набор конкретных спецификаций протоколов. Он полностью соответствует модели OSI, включает протоколы для всех семи уровней взаимодействия. Наиболее популярными протоколами стека OSI являются прикладные протоколы: протокол передачи файлов (PTAM), эмуляции терминала (UTP), справочной службы (X.500), электронной почты (X.400).

Протокол - набор правил и процедур, регулирующих порядок осуществления связи.

2. Стек TCP/IP был разработан по инициативе министерства обороны США в 80-е годы для связи с экспериментальной сетью и другими сетями как набор общих протоколов для разнородной вычислительной среды.

Сегодня стек TCP/IP используется для связи компьютеров всемирной информационной системы Internet, а также в огромном числе корпоративных сетей. Этот стек на нижнем уровне поддерживает все популярные стандарты физического и канального уровней: для локальных сетей это Ethernet, Token Ring, FDDI, для глобальных - SLIP, PPP, протоколы терминальных сетей X.25, ISON.

Стек протоколов TCP/IP (табл. 1) - это два протокола нижнего уровня, являющиеся основой связи в сети Интернет. Протокол TCP (Transmission Control Protocol) разбивает передаваемую информацию на порции и нумерует все порции. С помощью протокола IP (Internet Protocol) все части передаются получателю. Далее с помощью протокола TCP проверяется, все ли части получены. При получении всех порций TCP располагает их в нужном порядке и собирает в единое целое.

Таблица 1

Основные протоколы стека TCP/IP по уровням модели OSI

3. Стек IPX/SPX (IPX - Interwork Packed Exchange; SPX – Sequenced Packed Exchange). Этот стек является оригинальным стеком протоколов фирмы Novell, разработанной для сетевой операционной системы NetWave в начале 80-х годов. Популярность стека связана непосредственно с операционной системой, которая ещё сохраняет лидерство по числу установленных систем.

Особенности этого стека обусловлены ориентацией на работу в локальных сетях небольших размеров, состоящих из персональных компьютеров со скромными ресурсами.

4. Стек NetBIOS широко используется в продуктах компаний IBM, Microsoft. На верхних уровнях работают протоколы NetBEUI, SMB. Протокол NetBIOS – Network Basic Input/Output System появился в 1984г как сетевое расширение стандартных функций базовой системы ввода/вывода, IBM PC для сетевой программы PC Network фирмы IBM. В дальнейшем этот протокол был заменён протоколом расширенного пользовательского интерфейса (NetBEUI).

Это эффективный протокол, потребляющий немного ресурсов и предназначенный для сетей, насчитывающих не более 200 станций. Содержит много полезных сетевых функций, но с его помощью невозможна маршрутизация пакетов, что ограничивает его применение локальными сетями, не распределёнными на подсети, и делает невозможным его использование в составных сетях.