02_Учебное пособие по ПОИП_

жебную ее часть — неизбежные накладные расходы на организацию взаимодействия узлов сети.

Пропускная способность линий связи, называемая также поло-

сой пропускания, производительностью, скоростью передачи, опре-

деляется как количество бит информации, проходящей через линию за единицу времени.

Измеряется в

-бит/с (bps — bit per second),

-кбит/с (kbps),

-Мбит/с (Mbps),

-Гбит/с (Gbps),

-Тбит/с (Tbps).

3 Модель взаимодействия открытых систем ISO/OSI

Для описания способов коммуникации между сетевыми устрой-

ствами организацией Internatiolal Standarts Orgsnisation (ISO) была разработана модель взаимосвязи открытых систем — OSI (Open System Interconnection). Она основана на уровневых протоколах, что по-

зволяет обеспечить:

-логическую декомпозицию сложной сети на обозримые части - уровни;

-стандартные интерфейсы (средства обмена) между сетевыми функциями;

-симметрию в отношении функций, реализуемых в каждом узле сети (аналогичность функций одного уровня);

-общий язык для взаимопонимания разработчиков различных частей сети.

Внутри каждого узла взаимодействие между уровнями идет по вертикали.

Взаимодействие между двумя узлами логически происходит по горизонтали - между соответствующими уровнями.

Реально же из-за отсутствия непосредственных горизонтальных связей производится спуск до нижнего уровня в источнике, связь через физическую среду и подъем до соответствующего уровня в приемнике информации. В промежуточных устройствах подъем идет до того уровня, который доступен «интеллекту» устройства, - так, например, имеются коммутаторы второго и третьего уровней, маршрутизаторы четвертого уровня.

42

Таблица 1 – Модель ISO/OSI

43

Функции любого узла сети разбиваются на уровни, для конечных систем, которых семь.

Внутри каждого узла взаимодействие между уровнями идет по вертикали.

Взаимодействие между двумя узлами логически происходит по горизонтали - между соответствующими уровнями.

Реально же из-за отсутствия непосредственных горизонтальных связей производится спуск до нижнего уровня в источнике, связь через физическую среду и подъем до соответствующего уровня в приемнике информации. В промежуточных устройствах подъем идет до того уровня, который доступен «интеллекту» устройства, - так, например, имеются коммутаторы второго и третьего уровней, маршрутизаторы четвертого уровня.

Уровень, с которого посылается запрос, и симметричный ему уровень в отвечающей системе формируют свои блоки данных.

Данные снабжаются служебной информацией (заголовком) данного уровня и спускаются на уровень ниже, пользуясь сервисами соответствующего уровня.

На каждом уровне к полученной информации также присоединяется служебная информация.

По нижнему уровню вся эта конструкция достигает получателя, где по мере подъема вверх освобождается от служебной информации соответствующего уровня.

Сообщение, посланное источником, достигает соответствующего уровня системы-получателя, независимо от «приключений» во время путешествия по сети.

Служебная информация управляет процессом передачи и служит для контроля его успешности и достоверности.

В случае возникновения проблем может быть сделана попытка их уладить на том уровне, где они обнаружены.

Если уровень не может решить проблему, он сообщает о ней на вызвавший его вышестоящий уровень.

Сервисы по передаче данных могут быть гарантированными и

негарантированными.

44

Гарантированный сервис на вызов ответит сообщением об успешности (по уведомлению от получателя) или не успешности операции.

Негарантированный сервис сообщит только о выполнении операции (он освободился), а дошли ли данные до получателя, при этом неизвестно.

7 Прикладной уровень - высший уровень модели, который обеспечивает пользовательской прикладной программе доступ к сетевым ресурсам.

Примеры задач уровня: передача файлов, электронная почта, управление сетью. Примеры протоколов прикладного уровня:

-FTP (File Transfer Protocol) - пересылка файлов;

-HTTP (Hyper Text Transfer Protocol) - передача гипертекста Web

-страниц;

-SNMP (Simple Network Management Protocol) - управление сетью не в стандарте ISO.

-Telnet - эмуляция терминала и удаленная регистрация (remote login).

6 Уровень представления данных (presentation layer).

Этот уровень обеспечивает:

-преобразование кодов (например, побайтная перекодировка из KOI8-R в Windows 1251, например, если при чтении электронной почты или WEB-страницы вместо кириллицы – непонятно какой алфавит, то это означает, что у отправителя или у получателя неверно записан или прочитан заголовок Н6);

-форматов файлов;

-сжатие и распаковку;

-шифрование и дешифрование данных.

Пример протокола - SSL (Secure Socket Layer), обеспечивающий конфиденциальность передачи данных в стеке TCP/IP.

5 Сеансовый уровень (session layer).

Он обеспечивает

-инициацию и завершение сеанса - диалога между устройствами,

-синхронизацию и последовательность пакетов в сетевом диалоге,

-надежность соединения до конца сеанса (обработку ошибок, повторные передачи).

45

Примеры протоколов сеансового уровня:

- NetBIOS (Network Basic Input/Output System) - именование узлов, негарантированная доставка коротких сообщений без установления соединений, установление виртуальных соединений и гарантированная доставка сообщений, общее управление.

-NetBEUI (Network Basic Extended User Interface) - реализация и расширение NetBIOS фирмой Microsoft.

4 Транспортный уровень (transport layer) отвечает за передачу данных от источника к получателю с уровнем качества затребованным сеансовым уровнем.

Транспортный уровень является пограничным и связующим между верхними уровнями, сильно зависящими от приложений, и нижними (subnet layers - уровни, стоящие ниже транспортного), привязанными к конкретной сети.

Нижние уровни могут обеспечивать или не обеспечивать надежную передачу, при которой получателю вручается безошибочный пакет или отправитель получает уведомление о невозможности передачи.

-TCP (Transmission Control Protocol) — протокол передачи дан-

ных с установлением соединения.

-UDP (User Datagramm Protocol) — протокол передачи данных без установления соединения.

3 Сетевой уровень форматирует согласно коммуникационной технологии данные транспортного уровня и снабжает информацией, необходимой для маршрутизации.

Он отвечает за:

-адресацию (трансляцию физических и сетевых адресов, обеспечение межсетевого взаимодействия);

-поиск пути от источника к получателю или между двумя промежуточными устройствами;

-установление и обслуживание связи между узлами.

ARP(R) (Address Resolution Protocol (Reverse)) - взаимное преоб-

разование аппаратных и сетевых адресов (IP-MAC (MAC-IP)) IPv4 255255255255; MAC FFFF FFFF FFFF

RIP (Routing Information Protocol) - протокол обмена информаци-

ей о маршрутизации;

IP (Internet Protocol) - протокол доставки дейтаграмм.

46

2 Канальный уровень обеспечивает

-формирование фреймов (frames) — кадров,

-контроль ошибок и управление потоком данных.

Канальный уровень призван скрыть от вышестоящих подробности технической реализации сети и имеет 2 подуровня:

-подуровень LLC (Logical-Link Control) управляет логической связью и не зависит от сетевой технологии.

-подуровень MAC (Media Access Control) — управление доступом

ксреде) осуществляет доступ к уровню физического кодирования и передачи сигналов.

Применительно к технологии Ethernet МАС-подуровень:

-передатчика укладывает данные,

-дождавшись освобождения канала (среды передачи), он передает кадр на физический уровень и следит за результатом работы физического уровня.

Если кадр передан успешно (коллизий нет), он сообщает об этом LLC-подуровню.

Если обнаружена коллизия, он делает несколько повторных попыток передачи и, если передача так и не удалась, сообщает об этом LLC-подуровню.

На приемной стороне МАС-уровень принимает кадр, проверяет его на отсутствие ошибок и, освободив его от служебной информации своего уровня, передает на LLC.

1 Физический уровень (physical layer) обеспечивает физическое кодирование бит кадра в электрические (оптические) сигналы и передачу их по линиям связи.

Определяет тип кабелей и разъемов, назначение контактов и формат физических сигналов.

Примеры спецификаций физического уровня:

-EIA/TIA-232-D - ревизия и расширение RS-232C (V.24+, V.28), 25-штырьковый разъем и протокол последовательной синхронной/асинхронной связи.

-IEEE 802.3, определяющий разновидности Ethernet (10 Мбит/с).

-MDI (Medium Dependent Interface) - спецификации подключе-

ния трансивера к конкретному типу кабеля (10Base5, 10Base2).

47

3 Сетевая технология (применительно к локальным сетям это все разновидности Ethernet, Token Ring, ARCnet, FDDI) охватывает канальный и физический уровень модели.

Ethernet - самая популярная сетевая технология - представляет архитектуру сетей с разделяемой средой и широковещательной пе-

редачей. Это означает что все узлы сегмента сети получают пакет одновременно.

В классическом варианте архитектуры с шинной топологией используется метод множественного доступа с прослушиванием несу-

щей и обнаружением коллизий - CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access/Collision Detect).

Суть этого метода заключается в том, что любой абонент может пытаться получить доступ к среде (начать передачу пакета) в любой момент времени, но будет делать это осмотрительно.

Если в процессе передачи передающий узел обнаруживает коллизию (столкновение с работой другого передатчика), то он прекратит передачу, и будет выжидать случайный интервал времени до возобновления попытки передачи.

48