Протокол. Большинство пакетов в сети адресуется конкретному компьютеру, и, как результат, только он один реагирует на них

Адресация пакета

Большинство пакетов в сети адресуется конкретному компьютеру, и, как результат, только он один реагирует на них. Каждая плата сетевого адаптера «видит» все пакеты, передаваемые по кабелю, но только при совпадении адреса пакета с адресом компьютера она прерывает его работу и осуществляет приём.

В ряде случаев используется широковещательная адресация. На пакет с таким типом адреса одновременно реагирует множество компьютеров в сети.

В крупномасштабных сетях, покрывающих огромные территории, предлагается несколько возможных маршрутов для передачи данных. Сетевые компоненты используют адресную информацию пакетов для определения наилучшего из маршрутов.

Сетевые компоненты используют адресную информацию пакетов и для других целей: чтобы направлять пакеты по месту назначения и не допускать их в те области сети, которым они не относятся.

Протокол (protocol) – это набор правил и процедур, регулирующих порядок осуществления некоторой связи. Протоколы позволяют нескольким компьютерам при объединении в сеть общаться друг с другом.

Передача данных по сети, с технической точки зрения, должна быть разбита на ряд последовательных шагов, каждому из которых соответствуют свои правила и процедуры, или протокол. Таким образом, сохраняется строгая очередность в выполнении определенных действий. Кроме того, эти действия (шаги) должны быть выполнены в одной и той же последовательности на каждом сетевом компьютере. На компьютере-отправителе действия выполняются в направлении сверху вниз, а на компьютере - получатель снизу вверх.

Компьютер-отправитель в соответствии с протоколом выполняет следующие действия:

- разбивает данные на небольшие блоки, называемые пакетами, с которыми может работать протокол;

- добавляет к пакетам адресную информацию, чтобы компьютер-получатель мог определить, что эти данные предназначены именно ему;

- подготавливает данные к передаче через плату сетевого адаптера и далее – по сетевому кабелю.

Компьютер-получатель в соответствии с протоколом выполняет те же действия, только в обратном порядке:

- принимает пакеты данных из сетевого кабеля;

- через плату сетевого адаптера передает пакеты в компьютер;

- удаляет из пакета всю служебную информацию, добавленную компьютером-отправителем;

- копирует данные из пакетов в буфер – для их объединения в исходный блок данных;

- передает приложению этот блок данных в том формате, который оно использует.

И компьютеру-отправителю, и компьютеру-получателю необходимо выполнять каждое действие одинаковым способом, с тем, чтобы пришедшие, по сети данные совпадали с отправленными.

Среди множества протоколов наиболее популярны следующие: TCP/IР; NetBEUI; X.25; Xerox Network System (XNS™); IPX/SPX и NWLink; АРРС; Aplle Talk; и др.

Протокол TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) – промышленный стандарт, набор протоколов, которые обеспечивают связь в гетерогенной (неоднородной) среде, т.е. обеспечивают совместимость между компьютерами разных типов. Совместимость – одно из основных преимуществ TCP/IP, поэтому большинство ЛВС поддерживает его. Кроме того, TCP/IP предоставляет доступ к ресурсам Интернета, а также маршрутизируемый протокол для сетей масштаба предприятия. Поскольку TCP/IP поддержи маршрутизацию, он обычно используется в качестве межсетевого протокола. Благодаря своей популярности TCP/IP стал стандартом де-факто для межсетевого взаимодействия.

Для идентификации узла в сети данный протокол использует IP–адрес и маску, состоящих из 4 однобайтных чисел, разделенных точкой. При этом старшая часть IP–адреса является адресом подсети (локальной сети). Младшая часть адреса – номер узла (адресом хоста). Для определения адреса подсети и хоста используется маска подсети, составляющаяся аналогично IP–адресу.

Пример, 62.76.166.116 – IP адрес; 255.255.255.0 – маска подсети. Три старших числа являются адресом подсети, младшее – адресом узла. Маска в двоичном представлении имеет вид:

11111111.11111111.11111111.00000000, причем в маске всегда первые биты, равны 1, а последние 0. Те биты, которые равны 1, определяют адрес подсети, а те, которые равны 0 – адрес компьютера в локальной сети (хоста). В данном случае в локальной сети может быть максимум 254 узла (и два служебных адреса) 116 – номер (адрес) компьютера в локальной сети. 62.76.166 – адрес локальной подсети в Интернет.

Шлюз по умолчанию. Чтобы обмениваться данными с хостом другой сети, в конфигурации IP-хоста должен быть указан маршрут в сеть назначения. Если не обнаружен предопределенный маршрут, хост использует шлюз для передачи данных хосту назначения. Шлюз по умолчанию используется для пересылки IP-пакетов, которые должны быть переданы в удаленные сети. Если шлюз по умолчанию не указан, возможности связи ограничены локальной сетью.

3.2 Эталонная модель среды открытой системы OSE/RM

Единой моделью среды открытых систем служит так называемая эталонная модель среды открытых систем (Open System Environment Reference Model – OSE/RM) (рис. 5).

Эта модель может модернизироваться в зависимости от класса системы. Например, для телекоммуникационных систем используется 7-уровневая модель взаимосвязи открытых систем ISO/IEC 7498. Модель OSE/RM выросла как расширение модели взаимосвязи открытых систем OSI с детализацией верхнего прикладного уровня.

Модель OSE/RM предложена Рабочей группой POSIX Института инженеров по электронике и электротехнике. Она предусматривает разбиение среды на три составные части:

- прикладное обеспечение;

- прикладная платформа;

- внешняя среда.

Взаимодействие между прикладным ПО и прикладной платформой осуществляется с помощью четырех программных интерфейсов, между прикладной платформой и внешней средой – с помощью трех типов интерфейсов.

Эталонная модель является трехмерной.

По вертикали в ней можно выделить следующие компоненты:

- прикладные системы, приложения (прикладное ПО включает прикладные программы, данные, документацию и средства обучения пользователей);

- платформу (прикладная платформа состоит из аппаратной платформы и ПО. Сюда входят операционная система, СУБД и графические системы);

- внешнюю среду (внешняя среда – это системные элементы, внешние по отношению к прикладной платформе и прикладному ПО, в т.ч. все периферийные устройства. Достоинством данной модели является выделение внешней среды в самостоятельный элемент, имеющий определенные функции и соответствующий интерфейс, и возможность ее применения для описания систем, построенных на основе архитектуры «клиент-сервер»);

- интерфейс приложения с платформой;

- интерфейс платформы с внешней средой.

Рис.5. Эталонная модель среды открытой системы OSE/RM

По горизонтали имеются следующие компоненты (функциональные области):

- службы операционной системы (являются корневыми в обеспечении функций прикладной платформы);

- службы интерфейса «человек-машина» (определяют метод взаимодействия человека с прикладной программой);

- служба управления данными (является центральными для большинства систем относительно данных, которые могут быть определены независимо от процессов, создающих и коллективно использующих эти данные);

- служба обмена данными (обеспечивает конкретную поддержку обмена информацией, включая формат и семантику элементов данных между прикладными программами одной и той же или различных платформ);

- служба машинной графики (обеспечивает функции, необходимые для создания выводимых на экран дисплея изображений и манипулирования этими изображениями);

- служба сетевого обеспечения (создает для распределенных прикладных программ возможности и механизмы доступа к данным и взаимодействия между ними в неоднородной сетевой среде)

К третьему измерению относятся:

- службы поддержки разработки программного обеспечения (охватывают стандартные языки программирования и инструменты программной инженерии);

- службы защиты информации (предназначены для обеспечения защищенного распространения информации, целостности информации и защиты вычислительной инфраструктуры от несанкционированного доступа);

- интернационализация (обеспечивает языковую совместимость);

- служба поддержки распределенной системы (неотъемлемая часть любой операции, выполняемой в функциональной среде открытых систем). Она обеспечивает механизмы контроля и управления для операций, осуществляемых отдельными прикладными программами в БД, системах, платформах, сетях, а также средства взаимодействия пользователя с этими компонентами.

Подробное описание функций, выполняемых этими службами, можно найти на сервере Центра открытых систем (https://opensys.ire.ras.ru).

Сеть Интернет, построенная на основе протоколов TCP/IP, также является частью среды открытой системы как часть сетевых служб, входящих в одну из функциональных областей среды.

Лекция 3 Развитие сети Internet. Способы организации канала клиент-провайдер или «последней мили»