Амато В. - Основы организации сетей Cisco. Том 1 (2002)(ru)

В эталонной модели OSI несколько приложений может коллективно использовать одно транспортное соединение. Как показано на рис. 9.5, функции транспорта реализуются посегментно. Это означает, что различные приложения могут посылать данные по принципу "первый пришел, первый получил обслуживание". Такие сегменты могут предназначаться для одного получателя или для многих.

Для того чтобы увидеть, как это работает, предположим, что по сети отправляется сообщение электронной почты с присоединенными к нему файлами. Одним из присоединенных файлов является файл, созданный текстовым редактором Microsoft Word, а второй файл — электронная таблица Excel.

При отсылке электронного почтового сообщения еще до начала передачи программное обеспечение устройства устанавливает номер порта для каждой использованной прикладной программы. Он включает дополнительные биты, с помощью которых кодируются тип сообщения, порождающая программа и используемый протокол. Когда каждое приложение, использованное в электронном почтовом сообщении, посылает сегмент потока данных, оно использует этот ранее заданный номер порта. Устройство в пункте назначения, принимая поток данных, разделяет и сортирует сегменты таким образом, что транспортный уровень может передавать данные правильному приложению на машине-получателе. В результате данные Excel-файла принимаются и читаются на устройстве в пункте назначения программой Excel, a Word-файл принимается и читается на устройстве в пункте назначения программой Word.

Пользователь транспортного уровня должен открыть сеанс с установлением соединения с одноранговой системой. Для того чтобы передача данных началась, как посылающее, так и принимающее приложение информируют свои операционные системы о том, что будет инициироваться соединение. Одна из машин посылает соответствующий вызов, который должен быть принят другой стороной. Протокольные программные модули двух операционных

систем начинают общаться друг с другом, посылая по сети сообщения, чтобы проверить авторизацию передачи и подтвердить готовность обеих сторон.

После осуществления полной синхронизации говорят, что соединение установлено, и начинается передача данных. Во время передачи обе машины продолжают обмениваться информацией со своим протокольным программным обеспечением, удостоверяясь, что данные принимаются правильно.

На рис. 9.6 показано типичное соединение между посылающей и принимающей системами. Первая квитанция представляет собой запрос на синхронизацию, вторая и третья подтверждают

начальный запрос на синхронизацию и синхронизируют параметры соединения в обратном направлении. Наконец, сегмент с последней квитанцией представляет собой подтверждение, используемое для того, чтобы информировать пункт назначения о согласии обеих сторон с тем, что соединение установлено. После того как соединение установлено, начинается передача данных.

Впроцессе передачи данных может возникнуть перегрузка, и причин для этого две. Первая состоит в том, что быстродействующий компьютер способен генерировать трафик быстрее, чем сеть может его передавать. Вторая возникает в ситуации, когда многим компьютерам одновременно необходимо послать данные в один пункт назначения. Тогда пункт назначения может испытывать перегрузку, хотя каждый источник в отдельности проблемы не вызывает.

Втех случаях, когда дейтаграммы поступают слишком быстро и хост-машина или шлюз не успевают их обрабатывать, они временно сохраняются в памяти. Если трафик продолжается,

то хост-машина или шлюз, исчерпав в конце концов свои ресурсы памяти, вынуждены отбрасывать дополнительные поступающие дейтаграммы.

Рис.9.6. Типичное соединение между посылающей и принимающей системами

Чтобы не дать данным пропасть, транспортная функция может посылать отправителю индикатор "не готов". Действуя как красный сигнал светофора, этот индикатор сигнализирует отправителю о необходимости прекратить посылку данных. После того как получатель снова сможет обрабатывать дополнительные данные, он посылает транспортный индикатор "готов", который подобен зеленому сигналу светофора. Как показано на рис. 9.7, получая такой индикатор, отправитель может возобновить передачу сегментов.

Работа с окнами

В наиболее общей форме надежной пересылки данных с установлением соединения пакеты данных должны доставляться принимающей стороне в том же порядке, в котором они передавались. Протокол сигнализирует о сбое, если какие-либо пакеты данных теряются, повреждаются, дублируются или принимаются в другом порядке. Базовым решением является наличие подтверждения получателя о приеме каждого сегмента данных.

Однако если отправитель вынужден ждать подтверждения после посылки каждого сегмента, то пропускная способность становится низкой. Поскольку есть определенное время с того момента, как отправитель заканчивает отсылку пакета данных, до момента завершения обработки какого- либо принятого подтверждения, этот интервал используется для передачи дополнительных данных. Количество пакетов данных, которое разрешается иметь отправителю без получения подтверждения, известно под названием окна.

Работа с окнами — это метод управления количеством информации, пересылаемой между конечными точками соединения. Некоторые протоколы измеряют информацию в терминах количества пакетов, другие, например протокол TCP/IP, измеряют информацию в количестве байтов.

На рис. 9.8 отправителем и получателем являются рабочие станции. При размере окна 1 отправитель ждет подтверждения каждому переданному пакету данных. При размере окна 3 отправитель может послать три пакета данных прежде, чем начнет ожидать подтверждение.

Подтверждение

Надежный механизм доставки гарантирует, что поток данных, посланный от одной машины, будет доставлен по каналу передачи данных другой машине без дублирования или потери данных. Положительное подтверждение с повторной передачей является одной из методик, гарантирующих надежную доставку потоков данных. Положительное подтверждение требует, чтобы получатель общался с источником, посылая ему назад сообщение с подтверждением после приема данных.

Отправитель регистрирует каждый отосланный им пакет и перед посылкой следующего пакета данных ждет подтверждения. В момент отсыпки сегмента отправитель также запускает таймер и повторно передает сегмент, если установленное таймером время истекает до поступления подтверждения.

На рис. 9.9 показан отправитель, который передает пакеты 1, 2 и 3. Получатель подтверждает прием пакетов, запрашивая пакет 4. Отправитель, получив подтверждение, посылает пакеты 4, 5 и 6. Если пакет 5 не прибывает в пункт назначения, получатель посылает соответствующее подтверждение с запросом о повторной отсылке пакета 5. Отправитель повторно отсылает пакет 5 и должен получить соответствующее подтверждение, чтобы продолжить передачу пакета 7.

Резюме

•Каждый из верхних уровней выполняет свои функции и зависит от сервисов, предоставляемых уровнем ниже.

•Все четыре верхних уровня — транспортный (уровень 4), сеансовый (уровень 5), представлений (уровень 6) и приложений (уровень 7) — могут инкапсулировать данные в сегментах, передаваемых из одного конца соединения на другой.

Уровень приложений поддерживает коммуникационную составляющую приложения.

Уровень представлений форматирует и преобразовывает данные сетевого приложения, придавая соответствующее представление текстам, графике, изображениям, видео и звуку.

Функции сеансового уровня координируют коммуникационное взаимодействие приложений.

Транспортный уровень работает в предположении, что для отсылки пакетов данных от источника-отправителя в пункт назначения получателю он может использовать сеть в качестве "облака".

•Функции надежного транспортного уровня включают: управление потоком; установление соединения с одноранговой системой; работу с окнами; подтверждения.

Контрольные вопросы

1.Какие уровни в эталонной модели OSI являются четырьмя верхними?

A.Приложений, представлений сеансовый и транспортный.

B.Приложений, сеансовый, сетевой и физический.

C.Физический, канальный, сетевой и транспортный.

D.Физический, сетевой, транспортный и приложений.

2.Какой уровень эталонной модели OSI поддерживает взаимодействие между такими программами, как электронная почта, передача файлов и Web-броузеры?

A.Уровень приложений.

B.Уровень представлений.

C.Сеансовый уровень.

D.Транспортный уровень.

3. Какое из определений наилучшим образом описывает понятие "управление потоком"?

A.Метод управления ограниченной полосой пропускания.

B.Метод синхронного соединения двух хост-машин.

C.Метод обеспечения целостности данных.

D.Метод проверки данных перед отсылкой на наличие вирусов.

4.Какой из уровней эталонной модели OSI осуществляет управление потоком и восстановление после ошибки?

A.Осуществляет разбивку данных на более мелкие пакеты для более быстрой передачи.

B. В моменты пикового трафика непрерывно осуществляет переключение хост-машин из режима отсылки в режим приема.

C.Позволяет нескольким приложениям коллективно использовать транспортное соединение.

D.Передает данные с уровня представлений на сетевой для кодирования и инкапсуляции.

6.Какой из приведенных ниже механизмов управляет объемом пересылаемой из конца в конец информации и помогает в обеспечении надежности протокола TCP?

A.Широковещание.

B.Работа с окнами.

C.Восстановление после ошибки.

D.Управление потоком.

7.Какой уровень эталонной модели OSI может выполнять трансляцию между различными форматами данных, например между форматами ASCII и EBCDIC?

A.Уровень приложений.

B.Уровень представлений.

C.Сеансовый уровень.

D.Транспортный уровень.

8.Что из приведенного ниже наилучшим образом описывает функцию уровня представлений?

A.Устанавливает приложения, управляет ими и завершает их.

B.Поддерживает взаимодействие таких программ, как электронная почта, передача файлов и Web-броузеры.

C.Обеспечивает транспортный сервис на всем пути от хост-машины до пункта назначения.

D.Выполняет трансляцию между различными форматами данных, например между форматами ASCII и EBCDIC.

9.ASCII, шифрование, QuickTime и JPEG: для какого из уровней все они типичны?

A.Для уровня представлений.

B.Для транспортного уровня.

C.Для уровня приложений.

D.Для сеансового уровня.

10.Какой из уровней эталонной модели OSI устанавливает связь между приложениями,

управляет ею и завершает ее?

A.Уровень приложений.

B.Уровень представлений.

C.Сеансовый уровень.

D.Транспортный уровень.

Глава 10

Протокол TCP/IP

Вэтой главе...

•Функции уровня приложений протокола TCP/IP

•Функции транспортного уровня протокола TCP/IP

•Функции сетевого уровня протокола TCP/IP

•Протокол ICMP

•Протокол ARP

•Протокол RARP

•Почему протокол TCP является надежным

•Почему протокол UTP является ненадежным

Введение

Вглаве 9, "Уровни приложений, представлений, сеансовый и транспортный", рассказывалось

очетырех верхних уровнях эталонной модели OSI. Кроме того, в ней описывались функции и процессы, используемые на транспортном уровне для обеспечения надежной доставки данных, а также для эффективного управления трафиком. В данной главе речь пойдет о протоколе управления передачей/межсетевом протоколе (Transmission Control Protocol/Internet Protocol, TCP/IP) и его работе по обеспечению обмена данными через

произвольное количество взаимосвязанных сетей

Краткое описание протокола TCP/IP

Группа протоколов под общим названием TCP/IP была разработана в ходе исследовательской работы, выполненной Управлением перспективных исследований и разработок министерства обороны США (DARPA). Первоначально она разрабатывалась для обеспечения связи между компьютерами внутри самого управления. В настоящее время протокол TCP/IP де-факто является

стандартом для межсетевого обмена данными и играет роль транспортного протокола в сети Internet, позволяя связываться миллионам компьютеров по всему миру.

В данной книге протоколу TCP/IP уделяется основное внимание по нескольким причинам.

•Протокол TCP/IP является универсально доступным, и с большой долей вероятности он будет использоваться в работе любой вновь организуемой сети.

•Протокол TCP/IP представляет собой полезный пример для понимания работы других протоколов, так как он включает элементы, которые типичны и для других протоколов

•Протокол TCP/IP важен, поскольку он используется маршрутизаторами в качестве средства конфигурирования.

Группа протоколов TCP/IP

Межсетевые протоколы могут использоваться для обеспечения взаимодействия в среде произвольного количества взаимосвязанных сетей. Они одинаково хорошо подходят для обмена информацией как в локальных, так и в глобальных вычислительных сетях. Группа протоколов Internet Protocol включает спецификации не только уровней 3 и 4 (например, IP и TCP), но также и спецификации таких общеупотребительных приложений, как электронная почта, удаленный вход в систему, эмуляция терминала и передача файлов.

Как видно из рис. 10.1, структура протокола TCP/IP подобна нижним уровням эталонной модели взаимодействия открытых систем (модели OSI). Протокол TCP/IP поддерживает все стандартные протоколы физического и канального уровней.