|
Поэтому протоколы сетевого уровня и выше инвариантны к сетевой физической среде. |
Опубликован: 03.02.2017 | Доступ: свободный | Студентов: 2280 / 617 | Длительность: 14:10:00
Тема: Сетевые технологии
Лекция 3:
Протоколы обмена сообщениями
Аннотация: Рассмотрены принципы функционирования сетевых протоколов. Многоуровневые модели взаимодействия сетевых устройств. Приведены функции устройств, реализующих обмен сообщениями по сети.
Ключевые слова: TCP, IP, hypertext transfer, protocol, сервер, приложение, надежность, Internet, control, целый, international, OPEN, system, interconnection, reference model, открытая система, ISO, OSI, destination, обмен данными, Data, segment, packet, базовая, канальный уровень, Repeater, концентраторы, hub, transceiver, bridge, router, network interface, NIC, application, layer, FTP, TFTP, HTTP, smtp, SNMP, Presentation layer, ASCII, обратный, MPEG, JPEG, session, сеанс, Интернет, Transport layer, транспортный уровень, запрос, USER, UDP, network, data link, Ethernet, адрес, ПЗУ, контрольная сумма, physical, кабель, радиоканал, интерфейс, кодирование, связь, encapsulation, сегментирование, сегменты, source address, уровень модели, программное обеспечение, источник сообщения, кадр, протокол разрешения адресов, resolution, сеть, ARP, шлюз, обмен сообщениями, логический, unicast, multicast, broadcast, программные средства, стек
3.1. Общие сведения о протоколах обмена сообщениями по сети
Для успешного обмена сообщениями между источником и получателем информации необходимы правила, которые определяют конкретные требования по передаче сообщений:
- тип сообщения (компьютерные данные, аудио- или видео сообщение);
- размер сообщения, его формат;
- методы доставки сообщения и другие параметры.
Совокупность правил по реализации конкретного требования составляет протокол, а набор протоколов для реализации обмена сообщениями по сети называется стек протоколов (stack). Протоколы стека ранжированы по уровням, и нижележащие уровни предоставляют услуги вышележащим. Сложность сетевых структур и разнообразие телекоммуникационных устройств, выпускаемых различными фирмами, привели к необходимости стандартизации как устройств, так и процедур обмена данными между пользователями. Если программно-аппаратные средства отвечают заданным стандартным правилам (протоколам) и у них используются стандартные устройства сопряжения (интерфейсы), то они способны взаимодействовать между собой, даже если созданы разными производителями и даже если на устройствах установлены различные операционные системы.
Протоколы, используемые для обмена сообщениями по сети, могут быть открытыми и "проприетарными", т.е. частными, для использования которых необходимо разрешение разработчика. Некоторые проприетарные протоколы со временем становятся открытыми.
Наиболее известным открытым стеком протоколов является TCP/IP, в котором выделено 4 уровня ( рис. 3.1). На верхнем уровне приложений функционируют протоколы передачи сообщений. Например, протокол передачи гипертекстовой информации (Hypertext Transfer Protocol - HTTP) определяет правила взаимодействия веб-клиента и веб-сервера. Веб-клиент посылает запросы на веб-сервер и получает ответы.
Процессом передачи сообщений управляют протоколы транспортного уровня (TCP, UDP). Они определяют, какое приложение верхнего уровня требуется для обработки данного сообщения. Если сообщение большого размера, то делят его на более мелкие части - сегменты. Кроме того, протокол TCP обеспечивает надежность передачи - при потере или искажении части сообщения производится его повторная передача.
Протоколы уровня межсетевого обмена (IPv4, IPv6) обеспечивают доставку сообщения по наилучшему (оптимальному) маршруту адресату назначения. Единицы информации, передаваемые на этом уровне, получили название пакеты. Поддержку протокола IP осуществляет протокол межсетевых управляющих сообщений (Internet Control Message Protocol - ICMP), а также протоколы маршрутизации.
Протоколы сетевого доступа (например, Ethernet и совместимые с ним) адаптируют передаваемые пакеты к физической среде передачи сообщений. Существуют различные методы доступа к среде. Среда может быть разной (медная, волоконно-оптическая, беспроводная), поэтому и передаваемые электромагнитные сигналы будут разными. На этом уровне функционируют драйверы интерфейсов.
3.2. Организации по стандартизации протоколов
В связи с множеством задач по передаче сообщений по сети разработано большое количество сетевых протоколов. Целый ряд организаций разрабатывают и внедряют открытые стандарты. Среди организаций по стандартизации сетевых протоколов наиболее известными являются:
| ISOC | - | Общество Интернет (Internet Society), которое осуществляет общее руководство по развитию и обеспечению доступности сети Интернета. является организационной основой для ряда организаций (IAB, IETF, IRTF). |
| IAB | - | Совет по архитектуре (Internet Architecture Board) руководит разработкой и редактированием стандартов и протоколов Интернет. |
| IETF | - | Инженерная группа по развитию Интернета (Internet Engineering Task Force) решает текущие задачи по разработке и поддержке технологий TCP/IP, в том числе создание документов RFC (Request for Comments), которые являются рабочими предложениями стандартов и могут обсуждаться. Создает стандарты пространства от межсетевого уровня до уровня приложений. |
| IRTF | - | Инженерная группа перспективных долгосрочных исследований (Internet Research Task Force). |
| IEEE | - | Институт инженеров по электротехнике и электронике (Institute of Electrical and Electronics Engineers) разработал целый ряд важнейших стандартов в области технологий проводных и беспроводных локальных сетей. Например, IEEE 802.1, IEEE 802.3, IEEE 802.11, IEEE 802.16 и др. Широко известный стандарт IEEE 802.3 определяет правила доступа к проводной среде передачи для локальных сетей стандартов, совместимых сEthernet (FastEthernet, GigabitEthernet, 10 GigabitEthernet). Стандарт IEEE 802.11 определяет правила взаимодействия устройств беспроводных локальных сетей (Wi-Fi). Для разработки стандартов IEEE предлагает интерактивные ресурсы. |
| ISO | - | Международная организация по стандартизации (International Organization for Standardization) широко известна в связи с созданием семиуровневой базовой эталонной модели открытых систем (Open Systems Interconnection Basic Reference Model - OSI). ISO взаимодействует с Международной электротехнической комиссией - МЭК (International Electrotechnical Commission - IEC). |
В таблице 3.1 приведен еще ряд организаций, занимающихся разработкой стандартов сетевых протоколов.
| ICANN | Интернет корпорация по присвоению имен и номеров. Создает политику выделения доменных имен и IP-адресов, которые используются системой доменных имен DNS. Задает идентификаторы протоколов уровня приложений. Согласовывает международные имена сайтов и IP-адресов. |
| IANA | Администрация адресного пространства Интернет является отделом ICANN, который распределяет IP-адреса и выделяет доменные имена. Является хранилищем для реестра имен и номеров протоколов. Управляет корневой зоной системы DNS. |
| ITU-T | Международный союз электросвязи, сектор стандартизации электросвязи определяет стандарты передачи телевидения (IPTV), сжатия видеоинформации. ITUтакже занимается глобальными вопросами голода, изменений климата. |
| EIA | Ассоциация электронной промышленности создает стандарты по телекоммуникационным стойкам, разъемам и кабелям. |
| TIA | Ассоциация телекоммуникационной промышленности создает стандарты станций сотовой связи, устройств голосовой связи по IP. Международные стандарты по кабельным разъемам, а также стандарты по облачным технологиям. Вопросы экстренного реагирования для обеспечения национальной безопасности. |
В курсе приводятся ссылки на перечисленные организации и разработанные ими стандарты.