Сетевое программное обеспечение

Исходя из вышеизложенного, в передаче информации между двумя приложениями, работающих на двух компьютерах сети, принимают участие множество компонентов, каждый из которых выполняет свои функции. Фактическая передача выполняется по физической среде, однако подготовка данных, их проверка, управление передачей и другие функции выполняются на вышерасположенных уровнях передачи специальными программными средствами. Такой подход в компьютерных науках известен давно. Его основные составляющие – сокрытие данных, инкапсуляция, объектно-ориентированное программирование. Основная идея состоит в предоставлении неким программным уровнем сервисов своим пользователям без раскрытия деталей внутренней реализации. В компьютерных сетях совокупность таких сервисов уровня, предоставляемых вышерасположенному уровню, называется службой.

Определенный уровень одного компьютера поддерживает связь с соответствующим уровнем другого компьютера. Правила и соглашения, которые используются при передаче данных на одном уровне, называются протоколом. Например, на физическом уровне при прямом кабельном соединении устанавливаются: количество бит блока данных, количество стоповых бит, наличие бита четности и другие параметры (см. выше). Эти параметры должны быть согласованы на обоих компьютерах, иначе передача станет невозможной.

Каждая пара смежных уровней должна согласовать между собой тип и состав данных, которыми они обмениваются при передаче данных. Это взаимодействие смежных уровней называется интерфейсом.

Набор уровней и протоколов называется архитектурой сети. Спецификация архитектуры содержит достаточную информацию для написания программного обеспечения и/или создания аппаратных средств для каждого уровня, чтобы протоколы выполнялись корректно. Детали реализации протоколов не входят в архитектуру сети, так как они должны быть скрыты внутри протокола. Это позволяет объединить в единую сеть узлы, работающие в разных операционных системах. Совокупность протоколов, работающих на одном компьютере, называется стеком протоколов.

В 1983 году международная организация по стандартизации ISO предложила эталонную модель архитектуры сети, целью которой является выработка единого подхода к построению сетевого программного обеспечения и возможности объединения различных технологий передачи данных в единую сеть. Эта модель получила название OSI ISO (Open System Interconnection) Reference Model, так как она связывает открытые системы, т.е. системы, открытые для связи с другими системами.

Эталонная модель OSI ISO имеет семь уровней, назначение которых изложены ниже.

Физический уровень. Протоколы физического уровня обеспечивают передачу потока битов между двумя соседними узлами. В случае проводной сети уместно выразиться, что физический уровень обеспечивает передачу потока битов от одного конца кабеля к другому.

Канальный уровень определяет размеры блоков данных, адрес узла назначения, а также способен управлять передачей данных между двумя узлами, находящихся в одной сети.

Сетевой уровень осуществляет передачу пакетов данных между сетями. На этом уровне определяются оптимальные маршруты следования пакетов, обеспечиваются определенные уровни качества обслуживания более высокого уровня, выполняется фрагментация пакетов для возможности прохождения сетей с разной технологией.

Транспортный уровень обеспечивает надежную передачу между двумя узлами сети, независимо от их расположения. Этот уровень управляет передачей, используя возможности сетевого уровня. Транспортный уровень является первым сетенезависимым уровнем и рассматривает нижележащие уровни как единое средство транспортировки данных.

Сеансовый уровень управляет сеансами связи между двумя компьютерами. Основные задачи, решаемые на этом уровне: управление диалогом – отслеживание очередности передачи; синхронизация – возобновление передачи с места разрыва в случае ошибки.

Представительный уровень занимается согласованием и преобразованием форматов данных для возможности единого представления в процессе передачи. На этом же уровне выполняются при необходимости операции кодирования и шифрования.

Прикладной уровень содержит ряд протоколов, которые используются приложениями для организации сетевого взаимодействия.

Выполнение работы

1. Изготовить кросс-кабель для соединения двух компьютеров через сетевые адаптеры.

2. Выполнить настройку сетевого взаимодействия компьютеров с использованием стека протоколов TCP/IP

3. Подготовить файл заданного размера в соответствии с заданием.

4. Выполнить передачу файла с одного компьютера на другой с измерением времени передачи.

5. Выполнить теоретический расчет времени передачи.

6. Сравнить полученные результаты и сделать вывод об эффективности сети. Объяснить причины задержки времени передачи.

Контрольные вопросы

1. Определение компьютерной сети

2. Классификация компьютерных сетей

3. Применение компьютерных сетей

4. Топология локальных сетей

5. Кабели, применяемые в компьютерных сетях.

6. Структура кабеля «витая пара», классификация кабеля «витая пара».

7. Схема соединения разъема 8P8C (RJ-45).

8. Необходимость разделения информационных потоков на блоки при передаче по компьютерным сетям.

9. Определение многоуровневой архитектуры сети.

10. Определение следующих понятий: протокол, интерфейс, служба, стек протоколов.

11. Состав эталонной модели архитектуры сети OSI ISO.

12. Назначение уровней передачи данных модели OSI.