3 Обзор основных принципов сетевого взаимодействия

3.1 Многоуровневый подход. Протокол. Интерфейс. Стек протоколов

Для решения сложных задач используется принцип декомпозиции, который заключается в разбиении сложной задачи на несколько более простых. При этом необходимо четко определить функции каждого модуля и интерфейса этого модуля. Такой подход делает всю систему очень гибкой. Кроме того при декомпозиции используют многоуровневый подход. Все множество модулей разбивается на уровни. Обмен между уровнями выполняется посредством интерфейса (API).

3.2 Модель osi

Модель состоит из семи уровней: Прикладной, Представительный, Сеансовый, Транспортный, Сетевой, Канальный, Физический.

Не существует реализации всех слоев. Функции некоторых слоев совмещаются. Единица обмена информацией считается сообщение или пакет. Переходя от уровня к уровню, к сообщению добавляется служебная информация: начало кадра и концевик. Модели IC различают два типа протоколов:

1) с установлением соединения. Когда и отправитель, и получатель должны предварительно установить соединение для обмена. Например, SIC протоколы, Skipe протоколы.

2) без установления соединения. Например, почтовые протоколы.

3 уровня модели OSI:

1) Физический уровень. Имеет дело с передачей битов по физическим каналам связи. Следовательно, к этому уровню относятся характеристики физических сред передачи данных. Определяются электрические сигналы. Определяются типы разъемов и назначение каждого контакта. Со стороны компьютера функции физического уровня выполняются сетевым адаптером.

2) Канальный уровень. Одной из основных задач протоколов этого уровня является проверка доступности среды передачи. 2я задача – реализация механизмов обнаружения и коррекции ошибок. Для этого на канальном уровне биты, полученные с физического уровня, группируются в наборы, называемые кадрами. Кроме того на канальном уровне решается проблема границы кадров. Граница кадров может определяться при помощи временных интервалов, либо с помощью специальной последовательности байт. Кроме того в кадр добавляется контрольная сумма, на основании которой протокол канального уровня принимает или отвергает кадр. Вычисление контрольной суммы может выполняться по одному из алгоритмов: либо по CRC 16 либо по CRC 32. Протоколы канального уровня являются самодостаточным средством для реализации сетевого обмена в однородных небольших сетях. Примеров протокола канального уровня является протокол Pointer per Pointer (PpP).

3) Сетевой уровень. Служит для образования единой транспортной системы объединяющей несколько сетей, причем эти сети могут использовать абсолютно различные принципы передачи данных и различные структуры связи. На сетевом уровне под сетью понимается совокупность компьютеров соединенных между собой в соответствии с одним из стандартов и использующая для передачи данных один из протоколов канального уровня определенного для этой топологии. Таким образом, доставкой данных между сетями занимаются протоколы канального уровня. Сети соединяются между собой маршрутизаторами. Маршрутизатор – это устройство, которое собирает информацию о топологии межсетевых соединений и на ее основании пересылает пакеты из сетевого уровня в сеть назначения. Чтобы передать сообщение отправителя, находящегося в одной сети, получателю, находящемуся в другой сети, нужно совершить некоторое количество транзитных передач между сетями. Каждая передача называется hop. Маршрутизацией называется проблема выбора наилучшего пути следования пакетов. Критериев по выбору пути существует несколько: минимальное время доставки, надежность, приоритет. Для решения данной проблемы маршрутизатор может собирать различную статистическую информацию. Для реализации межсетевого обмена на сетевом уровне выделяют понятие номера сети. В этом случае адрес состоит из старшей и младшей части: номер сети и номер узла. На сетевом уровне определяют два вида протоколов: routed protocol – данный вид протокола реализует продвижение пакета через сеть; а routing protocol - это протоколы обмена маршрутной информацией. Протоколы сетевого уровня реализуются программными модулями ОС, а также программными и аппаратными средствами маршрутизаторов. На сетевом уровне работают протоколы, которые отображают адрес узла, используемый на сетевом уровне в локальный адрес сети. Это протоколы ARP. Примером сетевого протокола являются протоколы IP и IPX.

4) Транспортный уровень. Обеспечивает приложением или верхним уровнем стека передачу данных с той степенью надежности, которая им требуется. Модель OSI определяет 5 классов сервисов, предоставляемых транспортным уровнем. Эти виды сервиса отличаются качеством предоставляемых услуг: срочностью, возможностью восстановления прерванной связи, но самым главным является способность к обнаружению и исправлению ошибок. Выбор уровня сервисов зависит от протоколов, которые лежат ниже данного уровня. Как правило, протоколы транспортный и выше уровней реализуются при помощи программных средств. Пример протокола транспортного уровня это TCP. Характерной особенностью является наличие средств контролирующих доставку пакетов.

5) Сеансовый уровень. Обеспечивает управление диалогом; фиксирует, какая из сторон является активной в настоящий момент; предоставляет средство синхронизации. На практике не многие приложения используют сеансовый уровень.

6)Представительный уровень. Имеет дело с формой представления передаваемой по сети информации, не меняя при этом ее содержания. За счет этого уровня, представленная информация, передаваемая прикладным уровням одной системы, всегда понятна прикладным уровням другой системы. На этом уровне может выполняться дешифрование данных, благодаря которому секретность обмена данными обеспечивается сразу для всех прикладных служб. Пример: протокол SSl.

7) Прикладной уровень. По сути это набор разнообразных протоколов, с помощью которых пользователи получают доступ к разделяемым ресурсам. Например, к файлам, принтерам, веб страницам, а также организуют совместную работу, например, с помощью почтовых протоколов.