Передача данных по сети

Данные, состоящие из нулей и единиц, обычно содержатся в больших по размерам файлах. Однако сети не будут нормально работать, если компьютер будет посылать такой блок данных целиком. В это время другие компьютеры вынуждены долго ждать своей очереди. Такая ситуация похожа на монопольное использование сети. При этом кроме монопольного использования сети, возникновение ошибок может привести к необходимости повторной передачи всего большого блока данных. Чтобы быстро, не тратя времени на ожидание, передавать информацию по сети, данные разбиваются на маленькие управляемые блоки, содержащие все необходимые сведения для их передачи. Эти блоки называются пакетами. Под термином «пакет» подразумевается единица информации, передаваемая между устройствами сети как единое целое. При разбиении данных на пакеты сетевая ОС добавляет к каждому пакету специальную управляющую информацию, которая обеспечивает передачу исходных данных небольшими блоками, сбор данных в определенном порядке (при их получении), проверку данных на наличие ошибок (после сборки).

Компоненты пакета группируются по трем разделам: заголовок, данные и трейлер.

Заголовок включает:

- сигнал о том, что передается пакет;

- адрес источника;

- адрес получателя;

- информацию, синхронизирующую передачу.

Для большинства сетей размер пакета составляет от 512 байт до 4 Кбайт. Содержимое трейлера зависит от протокола связи. Чаще всего трейлер содержит информацию для проверки ошибок, называемую избыточным циклическим кодом (Cyclical Redundancy Check, CRC). CRC – это число, получаемое в результате математических преобразований данных пакета и исходной информации. Когда пакет достигает места назначения, эти преобразования повторяются. Если результат совпадает с CRC – пакет принимается без ошибок. В противном случае передача пакета повторяется.

Формат и размер пакета зависят от типа сети. Максимальный размер пакета определяет количество пакетов, которое будет создано сетевой ОС для передачи большого блока данных.

Самая популярная на сегодня сетевая архитектура – Ethernet. Она используется в сетях любого размера. Ethernet – это промышленный стандарт, нашедший широкую поддержку среди производителей сетевого оборудования. Поэтому проблем, связанных с использованием устройств разных производителей, почти не существует.

Передача данных по сети должна быть разбита на ряд последовательных шагов, каждому из которых соответствует свой протокол. Протоколы – это набор правил и процедур, регулирующих порядок осуществления некоторой связи. Протоколы реализуются во всех областях деятельности человека, например, дипломатических. В сетевой среде – это правила и технические процедуры, позволяющие нескольким компьютерам общаться друг с другом.

Модель OSI помогает определить, какие протоколы нужно использовать на каждом ее уровне. Продукты разных производителей, которые соответствуют этой модели, способны вполне корректно взаимодействовать друг с другом. ISO, IEEE, ANSI, ITU (International Telecommunications Union) и другие организации по стандартизации разработали протоколы, соответствующие некоторым уровням модели OSI. TCP/IP – стандартный промышленный набор протоколов (стек), обеспечивающий связь в неоднородной среде, т.е. между компьютерами разных типов. Совместимость – одно из основных преимуществ TCP/IP, поэтому его поддерживают большинство ЛВС. Кроме того, TCP/IP предоставляет маршрутизируемый протокол для корпоративных сетей и доступ в Интернет. Из-за своей популярности TCP/IP стал стандартом де-факто для межсетевого взаимодействия.

Стек TCP/IP включает и другие протоколы:

- SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) – для обмена E-mail;

- FTP (File Transfer Protocol) – для обмена файлами;

- SNMP (Simple Network Management Protocol) – для управления сетью.

Протокол TCP/IP в точности не соответствует модели OSI. Вместо семи уровней в нем используется только четыре:

1. Уровень сетевого интерфейса.

2. Межсетевой уровень.

3. Транспортный уровень.

4. Прикладной уровень.

Каждый из них соответствует одному или нескольким уровням модели OSI. Уровень сетевого интерфейса, относящийся к Физическому и Канальному уровням модели OSI, напрямую взаимодействует с сетью. Он реализует интерфейс между сетевой архитектурой (Ethernet или Token Ring) и Межсетевым уровнем. Межсетевой уровень, относящийся к Сетевому уровню модели OSI, использует несколько протоколов для маршрутизации и доставки пакетов. Для этого используются маршрутизаторы, которые работают на Сетевом уровне и могут переадресовывать и маршрутизировать пакеты через множество сетей, обмениваясь информацией между отдельными сетями. Транспортный уровень, соответствующий Транспортному уровню модели OSI, отвечает за установку и поддержание соединения между двумя хостами. Транспортный уровень отвечает также за отправку уведомлений о получении данных, управление потоком, упорядочение пакетов и их повторную передачу. Transmission Control Protocol (TCP) отвечает за надежную передачу данных между узлами. Это ориентированный на соединение протокол, поэтому он устанавливает сеанс связи между двумя компьютерами прежде, чем начать передачу. Прикладной уровень, соответствующий Сеансовому, Представительскому и Прикладному уровням модели OSI, соединяет в сети приложения.