2. Эталонная логическая модель вычислительной сети и иерархия протоколов

Сложность и разнообразие реальных физических структур вычислительных сетей, разнотипность используемых в вычислительных сетях ЭВМ и другой аппаратуры, необходимость упорядочения разработки программных и аппаратурных средств сетевого комплексирования вычислительных установок делают целесообразным введение обобщенной логической структуры вычислительной сети (сетевой модели), с которой могут быть соотнесены физические структуры конкретных сетей.

Сетевая модель определяет: службы – то, что делается на данном уровне; интерфейсы (API) – как обращаться к другим уровням; протоколы – набор правил общения с одноуровневым компонентом на другом узле сети.

Как устроена сетевая модель

Каждый сетевой уровень подчиняется определенному сетевому протоколу, определяющему набор сетевых служб, присущих данному уровню.

Сетевая служба – это набор функций, которыми обладает определенный сетевой уровень, выполняемых для вышележащего уровня (например, коррекция ошибок).

Каждый сетевой уровень запрашивает определенную сетевую службу от нижележащего уровня. Протокол уровня определяет структуру данных и формат пакета для выполнения запрашиваемой сетевой службы.

Протокол – это правила, которым должен следовать уровень, чтобы реализовать сетевую службу.

Сетевой протокол описывает формат данных или пакетов данных, то есть правила оформления, которым данные должны подчиняться, чтобы программное обеспечение выполняло ту или иную функцию или сетевую службу (для случая коррекции ошибок протокол описывает какие ошибки сетевая служба должна исправлять).

Рис. 2. – Сетевая модель

Пример. Почтовая служба. Чтобы отправить кому-либо письмо, мы пишем адрес на конверте. Таким образом, функция адреса заключается в обеспечении правильной доставки. Формат, в котором пишется адрес, строго определен: 1-я строка – кому, 2-я строка – улица, дом, 3-я строка – город. Почтовые работники ожидают, что на второй строке будет указана улица, а за ней – номер дома. Формат адреса на конверте следует определенному протоколу. Пример трехуровневой модели. Архитектура «философ – переводчик – почта». Философы используют функции нижележащих уровней: переводчиков и почты. Они непосредственно общаются с переводчиками. Переводчики переводят сообщение, затем оно отправляется по почте.

Передача сообщения

При передаче, информация делится на пакеты. Фактически, передаваемая информация формируется на самом верхнем уровне – уровне работающего приложения (прикладном). Далее пакет «спускается» по уровням модели и на каждом из них получает свой заголовок и концевик. Этот заголовок содержит функционально-специфичную для данного уровня информацию о пакете (например, адрес). При получении информации узлом-получателем большой (с заголовками всех уровней) блок информации начинает обрабатываться в обратной, восходящей, последовательности уровней, причём на каждом уровне происходит анализ и отщепление соответствующего заголовка. Таким образом, до процесса-получателя доходит исходный передаваемый блок. На уровнях зачастую сообщение M вместе с заголовками от верхних уровней подвергается изменениям: шифрованию, сжатию, разбиению на части,…, поэтому изображенная картинка с одной и той же часть M, вообще говоря, не совсем правильная (зато понятная).

Рис. 3 – Передача сообщения

Пример. Вспомним беседу философов. Переводчик хинди-английский переводит исходное сообщение философа, дополнительно делая пометки о значениях слов. Далее, на почте это письмо запечатывается в конверт, на конверте пишется соответствующая информация (об отправителе и получателе). На почте в Голландии конверт распечатывается, и письмо передается переводчику английский-голландский. Используя сделанные коллегой пометки, переводчик восстанавливает на голландском содержимое письма. Письмо передается голландскому философу.