Мосты (bridge)

Это наиболее просты устройства из трех названных, служащие для объединения сетей с разными стандартами обмена, например, ethernet и tokenring, или нескольких сегментов одной и той же сети.

В последнем случае, мост, как и коммутатор, только разделяет нагрузку сегментов, повышая тем самым производительность сети в целом. В отличие от коммутаторов, мосты принимают входящие пакеты целиком, и в случае необходимости, производят их простейшую обработку. Мосты, как и коммутаторы работают на втором уровне модели OSI, но в отличии от них могут захватывать так же и верхний подуровень LLC второго (канального) уровня для связи разнородных сетей. В настоящее время мосты быстро вытесняются коммутаторами, которые становятся более функциональными.

Маршрутизатор (router).

Маршрутизаторы осуществляют выбор оптимального маршрута для каждого пакета с целью избежания чрезмерной нагрузки отдельных участков сети и обхода поврежденных участков. Они применяются как правило, в сложных разветвленных сетях, имеющих несколько маршрутов между отдельными абонентами.

Маршрутизаторы не преобразуют протоколы нижних уровней, по этому они соединяют только сегменты одноименных сетей. Маршрутизаторы работают на третьем уровне модели OSI (сетевом), т.к. они анализируют не только MAC адреса пакета, но и IP адреса, т.е. более глубоко проникают в инкапсулированный пакет. Существуют так же гибридные маршрутизаторы (броутеры), представляющие собой гибрид моста и маршрутизатора. Они выделяют пакеты, которым нужна маршрутизация и обрабатывают их как маршрутизатор. А для остальных пакетов служат обычным мостом.

Шлюзы.

Это устройство для соединения сетей с сильно отличающимися протоколами, например, для соединения локальных сетей с большим количеством компьютеров, или локальными сетями. Реализуют связь между абонентами на верхних уровнях модели OSI.

Стандартные сетевые протоколы.

Протоколы высоких уровней.

Существует несколько стандартных наборов (стеков) протоколов, получивших в настоящее время наибольшее распространение:

Набор протоколов ISO/OSI.

IBM system network architecture (SNA)

Digital DECnet

Novel NetWare

Apple AppleTalk

Набор протоколов глобальной сети интернет TCP/IP

Протоколы перечисленных наборов делятся на три основных типа:

• прикладные протоколы, выполняющие функции трех верхних уровней модели OSI (сеансовый, прикладной, представительский)

• транспортные протоколы, реализующие функции средних уровней (транспортный и сеансовый)

• сетевые протоколы, осуществляющие функции трех нижних уровней модели.

 

Прикладные протоколы обеспечивают взаимодействие приложений и обмен данными между ними. Наиболее популярной:

1. Протокол FTAM (File Transfer access and Management) - Это протокол OSI доступа к файлам.

2. X.400 - протокол CCITT (international consultative committee for telegraphy and Telephony - МККТТ ) для международного обмена электронной почты.

3. X.500 - протокол CCITT служб файлов и каталогов на нескольких системах.

4. SMTP - simple mail transfer protocol - протокол глобальной сети интернет для обмена электронной почтой.

5. HTTP - Hyper text transfer protocol - протокол пересылки гипертекста

6. FTP - file transfer protocol - протокол глобальной сети Ethernet для передачи файлов

7. SNMP - Simple network management protocol - протокол для мониторинга сети, контроля за работой сетевых компонентов и управления ими.

8. Telnet - протокол глобальной сети ethernet для регистрации на удаленных серверах и обработки данных на них.

9. Microsoft SMBs - server message blocks - блоки сообщений сервера и клиентские оболочки или re-directory фирмы Microsoft.

10. NCP - Novell NetWare Core Protocol - к протоколу относятся и клиентские оболочки, или редиректори фирмы Novell.

11. POP3 - post office protocol v.3 - протокол почтового отделения версии 3 (обычно работает в паре с SMTP)

 

Транспортные протоколы - поддерживают сеансы связи между компьютерами и гарантируют надежный обмен данными между ними.

UDP - user datagram protocol - дейтаграмный пользовательский протокол.

TCP - transmission control protocol - часть набора протоколов TCP/IP для гарантированной доставки данных, разбитых на последовательность фрагментов.

SPX - часть набора протоколов IPX/SPX (internetwork packet exchange / sequential packet exchange) для гарантированной доставки данных, разбитых на последовательность фрагментов и предложен компанией Novell.

NWLink - реализация протокола IPX/SPX компанией Microsoft.

NetBEUI - Net BIOS Extended User Interface - расширенный интерфейс Net BIOS.

Устанавливает сеансы связи между компьютерами (Net BIOS) и предоставляет верхним уровням транспортные услуги (NetBEUI).

 

Сетевые протоколы -Управляют адресацией, маршрутизацией, поверкой ошибок и запросами на повторную передачу.

Наиболее распространенные:

IP - часть TCP/IP протокола для негарантированной передачи пакетов без установления соединений.

IPX - протокол компании NetWare для негарантированной передачи пакетов и маршрутизации пакетов.

NWLink - реализация протокола IPX/SPX компанией Microsoft

NetBEUI - часть протокола, обеспечивающая услуги транспортировки данных без сеансов и приложений NetBIOS.

 

 

 

Лекция 11

25 ноября 2009 г.

9:05

 

Все перечисленные протоколы могут быть поставлены в соответствие тем или иным уровням модели OSI. Но при этом разработчики протоколов не строго придерживаются этих уровней и по этому некоторые протоколы выполняют функции, относящиеся сразу к нескольким уровням модели OSI, а другие наоборот выполняют только часть функций одного из уровней. Это приводит к тому, что протоколы разных компаний часто оказываются несовместимы между собой. Кроме того, протоколы могут быть успешно использованы исключительно в составе своего набора или стека протокола, который выполняет более или менее законченную группу функций. Именно это и делает сетевую операционную систему "фирменной", т.е. не совместимы со стандартной моделью открытой системы OSI.

 

Модель OSI допускает два основных метода взаимодействия абонентов в сети:

• метод взаимодействия без логического соединения (метод дейтаграмм).

• метод взаимодействия с логическим соединением ().

Метод дейтаграмм - простейший метод, в котором каждый пакет рассматривается как самостоятельный объект. Пакет при этом методе передается без установления логического канала, то есть без предварительного обмена служебными пакетами для выяснения готовности приемника, а так же без ликвидации логического канала, то есть без пакета подтверждения окончания передачи. Дойдет пакет до приемника или нет - неизвестно, а сама проверка факта получения переноситься на более высокие уровни. Метод дейтограмм предъявляет повышенные требования к аппаратуре, так как приемник должен быть всегда готов к приему пакетов.

Достоинства метода:

• приемник и передатчик работают независимо друг от друга

• пакеты могут накапливаться в буфере и затем передаваться вместе.

• можно использовать широковещательную передачу, т.е. адресовать пакет всем абонентам одновременно.

 

Недостатки метода:

1.Возможность потери пакетов;

2.Бесполезная загрузка сети пакетами в случаи отсутствия или не готовности приемника.

 

Метод с логическим соединением.

Разработан позднее, чем метод дейтограмм и отличается усложненным порядком взаимодействия. При этом методе пакет передается только после того как будет установлено логическое соединение, то есть канал между приемником и передатчиком. Каждому информационному пакету сопутствует один ил несколько служебных пакетов (установка соединения, подтверждение получения, запрос повторной передачи, разрыв соединения). Логический канал может устанавливаться на время передачи одного или нескольких пакетов.

Таким образом этот метод гораздо надежнее, чем метод дейтограмм, так как к моменту ликвидации логического канала передатчик уверен, что все его пакеты дошли до места назначения, причем дошли успешно. Кроме того отсутствует перегрузка сети из-за бесполезных пакетов.

 

 

Недостатки:

• достаточно сложно разрешить ситуацию, когда принимающий абонент по тем или иным причинам не готов к обмену. Например, из-за обрыва кабеля, отключения питания, неисправности сетевого оборудования, сбоя в компьютере. При этом требуется алгоритм обмена с повторением неподтвержденного пакета заданное число раз. Причем важен и тип неподтвержденного пакета.

• этот метод не может передавать широковещательные пакеты, т.к. нельзя организовать логические каналы сразу со всеми абонентами.

Примеры протоколов, работающих по методам дейтаграмм - IP и IPX

Примеры протоколов, работающих с логическим соединением: TCP и SPX.

 

Именно для того, чтобы объединить достоинства обоих методов, эти протоколы используются в виде связанных наборов: TCP/IP и IPX/SPX. В которых протокол более высокого уровня (TCP/SPX) работает на базе протоколов более низкого уровня (IP/IPX) и гарантируют правильную доставку пакетов в правильном порядке.

 

Протоколы IPX/SPX были разработаны компанией Novell, и образуют стек (набор), используемый в сетевых программных средствах локальных сетей Novell или Net Ware. Это сравнительно небольшой и быстрый протокол, поддерживающий маршрутизацию. Прикладные программы могут обращаться непосредственно к уровню IPX, например для посылки широковещательных сообщений, но значительно чаще работают с уровнем SPX, гарантирующим быструю и надежную доставку пакетов. Если скорость не слишком важна, то прикладные программы применяют еще более высокий уровень, например, протокол Net BIOS, предоставляющий удобный сервис.

Компанией Microsoft, Гейц ее побери, предложена своя реализация протокола IPX/SPX, называемая NWLink. Протоколы IPX/SPX и NWLink поддерживаются операционными системами NetWare и windows. Выбор этих протоколов обеспечивает совместимость любых абонентов с данными операционными системами.

Набор протоколов TCP/IP был специально разработан для глобальных сетей и для межсетевого взаимодействия. Он изначально ориентирован на низкое качество каналов связи. На большую вероятность ошибок и разрывов связи. Этот протокол принят в сети Internet, значительная часть абонентов которой подключается по коммутируемы линиям, т.е. по обычным телефонным каналам. Протокол TCP/IP так же поддерживает маршрутизацию, на его основе работают протоколы высоких уровней, такие как: SMTP, FTP, SNMP.

Недостаток протокола TCP/IP - более низкая скорость работы, чем у IPX/SPX. Но сейчас протокол TCP/IP используется и в локальных сетях, чтобы упростить согласование протоколов локальных и глобальных сетей. В настоящее время он считается основным в самых распространенных операционных системах. В стек протоколов TCP/IP часто включают и протоколы всех верхних уровней и тогда получают полный функциональный набор стека TCP/IP.