Иерархия протоколов

Для упрощения структуры большинство сетей организуется в наборы уровней или слоев, каждый последующий из которых возводится над предыдущим. Количество уровней, их названия, содержание и назначение разнятся для разных сетей. Однако во всех сетях целью каждого уровня является предоставление неких служб для верхнего уровня, скрывая от него детали реализации предоставляемого сервиса.

Уровень n одной машины поддерживает связь с уровнем n другой машины. Правила и соглашения, используемые в данном общении, называются протоколом уровня n. Протокол является договоренностью общающихся сторон о том, как должно происходить общение.

На рисунке показана пятиуровневая сеть. Объекты, включающие в себя элементы соответствующих уровней на различных машинах, называются одноранговыми или равноправными узлами или сущностями сети. Именно они общаются при помощи протокола.

Хост 1 Хост 2

Протокол уровня 5

Междууровневый интерфейс Протокол уровня 4 Междууровневый интерфейс

Протокол уровня 3

Протокол уровня 2

Протокол уровня 1

В действительности, данные не пересылаются с уровня n одной машины на уровень n другой машины. Вместо этого каждый уровень передает данные и управление уровню, лежащему ниже, и так до самого нижнего уровня. Ниже первого уровня располагается физический носитель, по которому и производится обмен информацией. На рисунке виртуальное общение показано пунктиром, а физическое – сплошными линиями.

Между каждой парой смежных уровней находится интерфейс, определяющий набор операций, предоставляемых нижним уровнем верхнему. Одной из важнейших задач является определение ясных интерфейсов между уровнями. Каждый уровень должен выполнять особый набор хорошо понятных функций. Ясно разграниченные интерфейсы также значительно упрощают изменение реализации уровня, при этом лишь требуется, чтобы новая реализация предоставляла такой же набор услуг вышестоящему уровню, что и предыдущая.

Локальные сети

Локальными сетями (ЛВС или LAN – Local Area Network) называют сети, размещающиеся, как правило, в одном здании или на территории какой-либо организации размерами до нескольких километров. Их часто используют при объединении компьютеров и рабочих станций для предоставления совместного доступа к ресурсам (например принтерам) и обмена информацией. Локальные сети отличаются от других сетей тремя характеристиками: размерами, технологией передачи данных и топологией. Обычные ЛВС имеют пропускную способность канала связи от 10 до 100 Мбит/с, небольшую задержку – десятые доли мксек и очень мало ошибок.

Муниципальные сети

Муниципальные сети (MAN – Metropolitan AN), также называемые региональными сетями, являются увеличенными версиями локальных сетей и обычно используют схожие технологии. Такая сеть может объединять несколько предприятий корпорации или город. Муниципальная сеть может поддерживать передачу цифровых данных, звука и может включать в себя кабельное телевидение. Обычно муниципальная сеть не содержит переключающих элементов для переадресации пакетов во внешние линии, что упрощает структуру сети.

Глобальные сети

Глобальная сеть (Wide AN или ГВС) охватывает значительную географическую область, часто целую страну или даже континент. Она объединяет множество машин, предназначенных для выполнения приложений. Эти машины называются хостами. Хосты соединяются коммуникационными подсетями или просто подсетями. Задачей подсети является передача сообщений от хоста хосту, подобно тому, как телефонная система переносит слова от говорящего слушающему. Таким образом, коммуникативный аспект сети – подсеть отделен от прикладного аспекта – хостов, что значительно упрощает структуру сети.

Подсеть состоит из двух раздельных компонентов: линий связи и переключающих элементов. Линии связи – каналы или магистрали – переносят данные от машины к машине.

Переключающие элементы являются специализированными компьютерами, используемыми для соединения двух или более линий связи. Когда данные появляются на входной линии, переключающий элемент, называемый маршрутизатором, должен выбрать выходную линию для дальнейшего маршрута этих данных.

Глобальные сети содержат большое количество кабелей и телефонных линий, соединяющих пару маршрутизаторов. Если какие-либо два маршрутизатора не связаны линией связи напрямую, то они должны общаться при помощи других маршрутизаторов, то-есть пакет посылается от одного маршрутизатора другому через несколько промежуточных маршрутизаторов. Подсеть, работающая по такому принципу, называется точка-точка (point-to point), подсеть с промежуточным хранением (store-and-forward) или подсеть с коммутацией пакетов (packed-switched).

Второй возможностью соединить маршрутизаторы глобальной сети является радиосвязь, как с использованием спутников, так и при помощи наземных ретрансляторов. Каждый маршрутизатор снабжается антенной, при помощи которой он может принимать и посылать сигнал.