Указания к работе

POSIX-совместимая ОС (Linux, FreeBSD, SUN OS, …) обеспечи-вает быстрый доступ ко всем данным, приложениям и ресурсам в сети. Она использует, как правило, несколько коммуникационных стеков протоколов, таких как TCP/IP, IPX/SPX фирмы Novell и др. TCP/IP является нижним уровнем сетевого программного обеспечения и позволяет объединять компьютеры как в локальные, так и в глобальные сети. Оба этих протокола – Transmission Control Protocol (TCP) и Internet Protocol (IP) – являются промышленными и правительственными стандартами и лежат в основе многих сетевых программ. TCP/IP включает в себя утилиты (команды) rlogin, telnet, ftp и другие, которые служат для удаленной регистрации и переноса файлов в сети. При помощи TCP/IP можно построить как локальные сети, используя оптоволокно, коаксиал или витую пару, так и глобальные сети с помощью магистральных каналов и цифровых телефонных станций. Сеть TCP/IP позволяет клиентам сети разделять данные и ресурсы других систем. Даже в сети, состоящей из разнородных по архитектуре машин, пользователи могут быстро и легко регистрироваться на любой из них, получать доступ к периферийным устройствам и разделять данные.

Стек протоколов TCP/IP лежит в основе графических оконных продуктов, таких как X Windows (SCO), Open Windows (SUN), распределенных сетевых файловых систем, а также многих распределенных СУБД и других деловых и научных приложений.

Как и любая сложная система, сеть должна опираться на стандарты, без которых невозможно нормальное ее функционирование. В компьютерных сетях идеологической основой стандартизации является многоуровневый (иерархический) подход к разработке средств сетевого взаимодействия, и именно на основе этого подхода была разработана архитектура стека протоколов TCP/IP(4 уровня). На основе этого же подхода была разработана стандартная семиуровневая модель взаимодействия открытых систем (модельOSI), которая стала своего рода универсальным языком сетевых специалистов.

Формализованные правила, определяющие последовательность и формат сообщений, которыми обмениваются сетевые компоненты, лежащие на одном уровне, но в разных узлах (компьютерах), называются протоколом.

Иерархически организованный набор протоколов, достаточный для организации взаимодействия узлов (компьютеров) сети, называется стеком коммуникационных протоколов.

Большой вклад в развитие стека протоколов TCP/IPвнес университет Беркли; он реализовал протоколы стекаTCP/IPв своей версии ОСUnix. Широкое распространение ОСUnixпривело к широкому распространению протоколов этого стека (в частности, протоколаIP). На стеке протоколовTCP/IPработает всемирная информационная сетьINTERNET. ПодразделениеINTERNET(IETF–INTERNETEnginee-ringTaskForce) вносит основной вклад в совершенствование стандартов стека, публикуемых в форме спецификацийRFC(обращение за разъяснениями).

На конец 2006 года документов RFCбыло более 4000. Документация о работах вINTERNET, предложения о новых или переработанных протоколах и стандартах протоколовTCP/IP, появляется в виде технических отчетовRFC. На 11 июня 2007 года их количество возросло до 4894. Содержательный смысл аббревиатурыRFCможно интерпретировать следующим образом:

• для разработчиков спецификаций (стандартов) расшифровывается как «запрос на комментарий»;

• для пользователей спецификаций (разработчиков сетевого ПО) расшифровывается как «обращение за разъяснениями».

Пример фрагмента таблицы, в которой содержится информация о RFC, приведен на рис. 6.1.

Обозначение	Название	Статус	Номер RFC
……………..
IP	INTERNET protocol	обязательный	791
……………..
TCP	Transmission Control Protocol	обязательный	793
……………..

Рис. 6.1.Фрагмент таблицыRFC

На рис. 6.2 показана иерархическая четырехуровневая модель семейства протоколов TCP/IP.

Уровень приложений (процессов)	передача файлов (FTP)	электронная почта (SMTP)	эмуляция терминала (telnet)		безопасная оболочка (ssh)	управление сетью (SNMP)
	RFC959	RFC821	RFC854		RFC4251	RFC1157
Транспортный уровень	TCP			UDP
	RFC793			RFC768
Межсетевой уровень (сетевой)	ARP	IP				ICMP
	RFC86	RFC791				RFC792 ……..
	RARP
	RFC903
Уровень сетевого интерфейса	Ethernet, FDDI, Token Ring,…
	Витая пара, коаксиальный кабель, оптоволоконный кабель, радиорелейная линия, спутниковый канал,…

Рис. 6.2. АрхитектураTCP/IP

Архитектура семейства протоколов TCP/IPоснована на представлении, чтокоммуникационная инфраструктуравключает 3 объекта: процессы, хосты, сети.

Процессы являются основными коммуникационными объектами, так как между процессами в конечном итоге осуществляется передача информации. Выполнение процессов происходит на различных хостах. Передача информации между процессами происходит через сети, к которым подключены хосты.

Подобный взгляд позволяет сделать основной вывод: чтобы доставить данные процессу, их необходимо сначала передать нужному хосту, затем определенному процессу, который выполняется на этом хосте. Эти две фазы могут выполняться независимо. Основываясь на этом простом соображении, при разработке стека протоколовTCP/IPлогично разделить обязанности по передаче информации между отдельными протоколами. Разработчиками протоколаTCP/IPбыло выбрано 4 уровня:

• уровень сетевого интерфейсасоставляют протоколы, обеспечивающие физический доступ к сети. С помощью этих протоколов осуществляется передача данных между коммуникационными узлами, расположенными в одной сети. Протоколы уровня сетевого интерфейса формально не являются частью семейства протоколовTCP/IP. Однако стандартыINTERNETопределяют, каким образом должна осуществляться передача данныхTCP/IPс использованием протоколовEthernet,TokenRing,FDDIи т.д. Моделью технологииEthernetявляетсяобщение джентльменов в темной комнате;

• межсетевой уровеньсоставляют протоколы, обеспечивающие передачу данных между компьютерами, подключенными к различным сетям. Одной из задач, которая должна быть реализована протоколами этого уровня, является выбор маршрута следования данных.

Сетевые элементы, осуществляющие передачу данных из одной сети в другую, получили название (в контексте стека протоколов TCP/IP) шлюзов (современное название – маршрутизатор). Маршрутизатор имеет несколько сетевых интерфейсов, подключенных к различным физическим сетям, и его основной задачей является выбор маршрута передачи данных из одного сетевого интерфейса в другой. Основной представитель межсетевого уровня – протоколIP;

• транспортный уровень.Протоколы этого уровня обеспечивают передачу данных между процессами, выполняющимися на различных компьютерах. Кроме того, протоколы этого уровня могут реализовывать дополнительные функции: гарантированную доставку, создание виртуальных каналов, использование тайм-аутов и др. Основным протоколом является протоколTCP, обеспечивающий гарантированную передачу данных.одним из протоколов этого уровня является протоколUDP;

• уровень приложений (процессов).Протоколы этого уровня обеспечивают функционирование прикладных услуг, т. е. обеспечивают сервис компьютерных сетей. Прикладной уровень, в отличие от транспортного уровня, предусматривает сколь угодно протоколов передачи данных. Для того чтобы можно было определить, какой протокол прикладного уровня используется при передаче данных, а также для того, чтобы система могла передать эти данные соответствующей программе, было введено понятие порта. С точки зрения прикладного уровня, порт – это идентификатор сервиса, предоставляемого системой.

Отношения между программами, которые связываются по сети друг с другом, почти всегда асимметричны. Одной что-то надо (программа-клиент), у другой что-то есть (программа-сервер). Обратная ситуация, когда клиент хочет передать что-то серверу, сути дела не меняет: сервер предоставляет услугу клиенту, на этот раз – по приему данных. Клиент-серверная модель используется большинством сетевых команд.