Информационные таможенные технологии / 7. Организация сложных связей в вычислительных сетях, характеристика протоколов сетей

Тема 7: Организация сложных связей в вычислительных сетях, характеристика протоколов сетей

1. Протоколы сети. Уровни протоколов. Решаемые задачи.

Протокол передачи данных (сетевой протокол) – свод правил взаимодействия объектов одноименного уровня, а также форматы, передаваемые между объектами блоков данных (сообщений).

Международная организация по стандартизации (ISO) предложила концепцию архитектуры открытых систем, которая представляет собой эталонную модель взаимодействия с другими вычислительными системами. В соответствии с этим вычислительная сеть может рассматриваться как среда, включающая в себя различные программные и аппаратные средства. Эта среда представляется рядом логических уровней, на каждый из которых возложено решение одной из задач. Каждый уровень подразделяется на две части. По-вертикали – специализация услуг, определяющих, что делает уровень. По-горизонтали – спецификация протокола, определяющая, как он это делает.

Протокол передачи данных (сетевой протокол) – набор правил, по которым осуществляется взаимодействие открытых систем одного и того же уровня. Протокол не является программой, а лишь определяет правила и последовательность выполнения действий при обмене информацией. Данные правила реализуются в виде программ.

Протоколы определяют формат, способ синхронизации, порядок следования, методы обработки ошибок передачи данных. Учитывая сложность обмена информацией между рабочими станциями вычислительных сетей, протоколы разбиваются на 7 уровней.

Уровень	Данные	Основные выполняемые функции
Прикладной	Сообщение	С помощью специальных приложений создание документа
Представительский	Пакет	Преобразование данных в формат, используемый конкретной ИС (трансляция, шифрование, сжатие, порядок следования битов). Операционная система ЭВМ фиксирует местонахождение данных (оперативная память, файл на жестком диске и т.д.) и обеспечивает взаимодействие со следующим уровнем.
Сеансовый	Пакет	Протокол межсетевого взаимодействия (IP). Проверка прав пользователя на вход в сеть и взаимодействие с ней (ЛВС, РВС, ГВС). Определение начала и конца сеанса связи, продолжительности. Контроль ошибок и восстановление передаваемых трансакций. Обработка транзакций. Передача документа на следующий уровень. Построение таблиц маршрутизаторов.
Транспортный	Сегмент, дейтаграмма, пакет	Надежность передачи и доставки. Мультиплексирование сообщений (одновременная передача по нескольким линиям) и соединений (передача в одном пакете нескольких сообщений). Преобразование документа в форму, необходимую для передачи данных в используемой сети (формирование пакетов стандартного размера). Протокол контроля передачи (TCP).
Сетевой	Дейтаграмма	Определяет маршрут движения данных в сети и присваивает адреса доставки подготовленных на верхнем уровне пакетов. Маршрутизация. Фрагментация и сборка данных. Передача пакетов с помощью дейтограмм (доставка сообщения адресату по различным маршрутам) и виртуальных соединений (определение маршрута с помощью запроса на соединение).
Канальный (соединения)	Кадр, пакет	Доставка по физическому адресу устройства. Синхронизация кадров, обнаружение и коррекция ошибок. Доступ к среде, корректность передачи. Модулирует сигналы физического уровня в соответствии с данными, полученными от сетевого уровня (сетевая карта или модем).
Физический	Биты	Синхронизация битов. Форма представления (аналоговая или цифровая). Электрическая и механическая спецификации. Передача данных только на уровне битов.

1. Прикладной уровень. Цель – поддержка прикладных задач. Создается документ (сообщение, рисунок, таблица) с помощью совокупности программ, реализующих заданную функцию в определенной области.

2. Представительский уровень. Осуществляется преобразование данных в определенный формат, используемый для передачи конкретной рабочей станции. На этом уровне осуществляется кодирование и декодирование данных. Оперативная система подготавливает данные для передачи в вычислительную сеть и распределяет их в заданных местах (оперативная память, жесткие диски и т.п.) для обеспечения взаимодействия со следующим уровнем.

3. Сеансовый уровень. Цель – проверка прав пользователя на вход в сеть и определение возможности взаимодействия с ней. На этом уровне определяется начало и конец сеанса связи, его продолжительность, а также синхронизация, обеспечивающая контроль и восстановление передаваемых данных.

4. Транспортный уровень. Преобразование документа в форму, необходимую для передачи данных в используемой (выбранной) сети. На этом уровне производится разделение информации по длине пакета стандартного размера. Осуществляется мультиплексирование сообщений (одновременная передача данных по нескольким линиям связи). Мультиплексирование соединений (передача в одном пакете сообщений по одной линии связи). Стек-протоколов (стек) – несколько протоколов, лежащих на разном уровне (TCP/IP).

5. Сетевой уровень. Определение маршрута движения данных между двумя абонентами сети. Для использования пакетов используют процедуру дейтаграмм (доставка сообщения адресату по разным маршрутам) и виртуальных соединений (определение маршрута с помощью запроса на соединения). На этом уровне пакету присваивается адрес доставки.

6. Канальный уровень. Цель – доставка по физическому адресу конкретной рабочей станции. На этом уровне сигналы (биты) группируются в определенные порции, которые называются кадрами. При этом к этим кадрам добавляется дополнительные импульсы, обеспечивающие обнаружение и коррекцию ошибок. Это позволяет передать каждый кадр, обеспечивая надежность сохранения передаваемого сообщения.

7. Физический уровень. Осуществляется передача по каналам связи. На этом уровне нет ни кадров, ни пакетов, а только биты (последовательность сигналов).

Восстановление документа осуществляется по мере перехода с одного уровня на другой.

2. Политика сети. Администрирование.

Группы должностных лиц, работающих над одной и той же темой или заданием, называются рабочими группами. В рамках одной ЛВС могут работать несколько групп. Как правило, участники этих групп имеют различные права доступа к общим ресурсам и обмену сообщениями.

Политика сети – совокупность приемов разделения и ограничения прав пользователей сети.

Лицо, управляющее организацией работы вычислительной сети, называется системным администратором, а функции, которые он выполняет, называется администрированием.

Основами сетевого администрирования являются:

1. Единая передающая среда

2. Единый метод управления

3. Единые сетевые протоколы

4. Гибкая модульная организация

5. Информационная и программная совместимость

Выполнение этих условий позволяет оптимально распределить возможности и ресурсы вычислительных сетей и их элементов.