Протоколы обмена сообщениями

Краткие итоги лекции 3

1. Для успешного обмена сообщениями между источником и получателем информации необходимы правила, которые определяют конкретные требования по передаче сообщений.
2. Совокупность правил по реализации конкретного требования составляет протокол, а набор протоколов для реализации обмена сообщениями по сети называется стек (stack).
3. Наиболее известным открытым стеком протоколов является TCP/IP, в котором выделено 4 уровня.
4. На верхнем уровне приложений функционируют протоколы передачи сообщений, например, протокол HTTP, который определяет правила взаимодействия веб-клиента и веб-сервера.
5. Процессом передачи сообщений управляют протоколы транспортного уровня (TCP, UDP), которые делят большое сообщение на сегменты.
6. Протоколы уровня межсетевого обмена (IPv4, IPv6) обеспечивают доставку сообщения по наилучшему (оптимальному) маршруту адресату назначения. Единицы информации, передаваемые на этом уровне, получили название пакеты.
7. Протоколы сетевого доступа или канального уровня (например, Ethernet) адаптируют передаваемые пакеты к физической среде передачи сообщений, используя различные методы доступа к среде.
8. В связи с высокой сложностью необходима стандартизация сетевых протоколов. Созданием стандартов занимается ряд международных организаций: ISOC, IETF, ICANN, IANA, ITU-T, IEEE, ISO и др.
9. Эталонная модель взаимодействия открытых систем ISO/OSI определяет концепцию и методологию создания сетей передачи данных и включает семь уровней.
10. Виртуальный обмен между соответствующими уровнями конечных узлов происходит определенными единицами информации (PDU). На трех верхних уровнях - это сообщения или данные. На транспортном уровне - сегменты, на сетевом уровне - пакеты, на канальном уровне - кадры и на физическом - последовательность битов.
11. Процесс обрамления информационных единиц заголовками со служебной информацией называется инкапсуляцией. На сетевом уровне сегменты инкапсулируются в пакеты, на канальном уровне - пакеты инкапсулируются в кадры.
12. Тройная система адресации (логические адреса, физические адреса, номера портов) позволяет адресовать устройства, пользователей и программное обеспечение приложений.
13. Номера портов, адресующих приложения верхнего уровня задаются на транспортном уровне. Логические адреса пользователей (IP-адреса) задаются на сетевом уровне модели OSI (межсетевом уровне модели TCP/IP). Физические адреса устройств задаются на канальном уровне модели OSI (на уровне доступа к среде модели TCP/IP).
14. Технические средства физического уровня представлены кабелями, разъемами, повторителями сигналов, многопортовыми повторителями или концентраторами (hub), преобразователями среды (transceiver). На канальном уровне это мосты (bridge) и коммутаторы (switch). На сетевом уровне - маршрутизаторы (router). Сетевые карты или адаптеры (Network Interface Card - NIC) функционируют на канальном и физическом уровне.
15. Большое сообщение делится на сегменты, которые определенным образом нумеруются, и по сети передается чередующаяся последовательность сегментов разных сообщений. Процесс чередования сегментов разных сообщений получил название мультиплексирование.
16. Логические IP-адреса, задаваемые протоколом IPv4, имеют длину 32 двоичных разряда. В документации IP-адреса представлены в виде четырех октетов (байтов) в десятичном коде, октеты отделены десятичной точкой, например, 192.168.10.73.
17. Протоколом IPv6 предусмотрены адреса в 128 двоичных разрядов, представленных в документации в шестнадцатеричной системе, например, 2001:0DB8:000A:0001:0002:B3FF:FE18:A1D7.
18. Физические MAC-адреса содержат 48 двоичных разрядов, представленных в документации в шестнадцатеричной системе в одной из следующих форм; 03:A7:BE:59:4D:8C; 03-A7-BE-59-4D-8C; 03A7.BE59.4D8C.
19. Для определения МАС-адреса назначения по известному адрес уIPv4 используется протокол разрешения адресов ARP.
20. Сообщение может быть адресовано единственному устройству (одноадресная рассылка), или группе устройств (многоадресная групповая рассылка), или всем устройствам в сети (широковещательная рассылка).
21. Если шлюз по умолчанию сконфигурирован неверно, то в этом случае возможен обмен сообщениями между узлами локальной сети, но не возможен обмен с удаленными устройствами из других сетей.

Вопросы

1. Какие модели используются в технологиях сетей пакетной коммутации?
2. Какие протоколы называются проприетарными?
3. Какой стандарт определяет правила взаимодействия устройств беспроводных локальных сетей Wi-Fi?
4. Какие известны уровни модели TCP/IP?
5. Каковы основные функции Уровня 1 модели OSI?
6. Каковы основные функции Уровня 2 модели OSI?
7. Каковы основные функции Уровня 3 модели OSI?
8. Каковы основные функции Уровня 4 модели OSI?
9. Каковы основные функции Уровня 5 модели OSI?
10. Каковы основные функции Уровня 6 модели OSI?
11. Каковы основные функции Уровня 7 модели OSI?
12. Что собой представляет инкапсуляция данных?
13. На каком уровне модели OSI задаются IP адреса?
14. Какие устройства функционируют на Уровне 3 модели OSI?
15. Какие устройства функционируют на Уровне 2 модели OSI?
16. Какие устройства функционируют на Уровне 1 модели OSI?
17. Какие уровни моделей OSI и TCP/IP одинаковы по функциям и по названию?
18. Что определяет PDU?
19. В чем заключается управление потоком протоколом TCP?
20. Каковы функции протокола TCP?
21. При передаче каких видов трафика используется протокол UDP?
22. Какие виды рассылки сообщений используются в сетях?
23. Какие три системы адресации используются в сетевых технологиях?
24. Каковы функции протокола ARP?
25. Если адресат назначения находится в другой сети, какой МАС-адрес назначения будет установлен в заголовке кадра?

Упражнения

1. Изобразите эталонную модель взаимодействия открытых системISO/OSI.
2. Сравните функции уровней моделей OSI и TCP/IP.
3. Изобразите схему инкапсуляции единиц информации на транспортном, сетевом и канальном уровнях.
4. Приведите примеры логических и физических адресов.
5. Объясните, почему в сетях используется три системы адресации.