Протоколы и стандарты компьютерных сетей

1.

Протоколы и стандарты
компьютерных сетей

2.

3.

СТАНДАРТЫ ISO:
Международная организация по стандартизации [ISO —
International Standards Organization ] — основана в 1946 г. для
разработки международных стандартов в различных областях
техники, производственной и других видах деятельности.
Объединяет более 70 национальных организаций по
стандартизации. Наиболее известный стандарт ISO в области
телекоммуникаций — семиуровневая модель взаимодействия
открытых систем (см. далее“OSI”).
Модель OSI (Open Systems Interconnection) — взаимодействие
открытых систем — семиуровневая модель протоколов передачи
данных, разработанная Международной организацией по
стандартизации (см . – “ISO ”) иCCITT (Consultative Committee for
International Telephony and Telegraphy ) для сопряжения
различных видов вычислительного и коммуникационного
оборудования различных производителей.

4.

Уровни OSI [OSI layers ] — группы протоколов передачи данных, связанные между
собой иерархическими отношениями (см . ” Иерархическая структура ” ). Каждый
уровень обслуживает вышестоящий уровень и, в свою очередь, пользуется услугами
нижестоящего. Наименование уровней OSI (от нижнего к верхнему):
1. Физический уровень [physical layer ] — описывает механические, электрические и
функциональные характеристики среды передачи данных, а также средства,
предназначенные для установления, поддержания и разъединения связи
(“соединений”). При необходимости обеспечивает также кодирование и модуляцию
сигнала, передаваемого в сети.
2. Канальный уровень [data link layer ] — отвечает за надежность передачи данных
по определенному каналу между двумя соседними узлами, а также за установление,
поддержание и разрыв соединений. Блок данных, передаваемых на канальном
уровне, называется кадром. Процедуры канального уровня добавляют в
передаваемые кадры соответствующие адреса, контролируют ошибки и при
необходимости осуществляют повторную передачу кадров. Реализует методы
доступа к среде передачи, основанные на передаче маркера (token passing ) или
на соперничестве ( см . “Contention”).
3. Сетевой уровень [network layer ] — обеспечивает маршрутизацию пакетов (то есть
передачу через несколько каналов по одной или нескольким сетям), что обычно
требует включения в пакет сетевого адреса получателя. Отвечает также за обработку
ошибок, мультиплексирование пакетов и управление протоколами данных. Самые
известные протоколы этого уровня: X.25 (в сетях с коммутацией пакетов), IP (в
сетяхTCP/IP ), и IPX (в сетях NetWare ). Кроме того, к сетевому уровню относятся
протоколы построения маршрутных таблиц для маршрутизаторов, например, OSPF,
RIP, ES-IS и IS-IS.

5.

4. Транспортный уровень [transport layer ] — обеспечивает
предоставление услуг по надежной передаче данных между
оконечными узлами сети, в том числе взаимодействующими через
несколько промежуточных узлов коммутации или даже транзитных
сетей. Служит границей, ниже которой единицей передаваемой
информации являются пакеты, а выше — сообщения. В рамках
транспортного протокола модели OSIпредусмотрены пять классов
сервиса передачи сообщений (0—4).
5. Сеансовый уровень [session layer ] — обеспечивает
предоставление услуг, связанных с организацией и синхронизацией
обмена данными между процессами на уровне представления.
6. Уровень представления данных [presentation layer ] — включает
служебные операции, к которым обращается прикладной
уровень ( см. далее ) для интерпретации и преобразования
передаваемых и принимаемых данных. Обеспечивает установление
общих правил взаимодействия двух ЭВМ различных типов.
7. Прикладной уровень [application layer ] – отвечает за
взаимодействие прикладных программ и интерфейс пользователя.
Предоставляемые им услуги: электронная почта, идентификация
пользователей, передача файлов и т. п.

6.

Работы по стандартизации вычислительных сетей ведутся большим
количеством организаций. Необходимо различать следующие виды
стандартов:
стандарты отдельных фирм (например, стек протоколов DECnet фирмы
Digital Equipment или графический интерфейс OPEN LOOK для Unixсистем фирмы SUN),
стандарты специальных комитетов и объединений, создаваемых
несколькими фирмами (например, стандарты технологии ATM,
разрабатываемые специально созданным объединением ATM Forum,
насчитывающем около 100 коллективных участников, или стандарты
союза Fast Ethernet Alliance по разработке стандартов 100 Мб
Ethernet),
стандарты национальных организаций по стандартизации, (например,
стандарт FDDI, представляющий один из многочисленных стандартов,
разработанных американским национальным институтом стандартов
ANSI, или стандарты безопасности для операционных систем,
разработанные Национальным центром защиты компьютеров (NCSC)
министерства обороны США),
международные стандарты (например, модель и стек
коммуникационных протоколов ISO, многочисленные стандарты
Международного союза электросвязи (ITU), в том числе стандарты на
сети с коммутацией пакетов X.25, сети frame relay, ISDN, модемы и
многие другие).

7.

8. Протоколы компьютерных сетей

ПРОТОКОЛЫ КОМПЬЮТЕРНЫХ СЕТЕЙ
Уровни протоколов
Наиболее распространённой системой классификации сетевых протоколов является так
называемая модель OSI. В соответствии с ней протоколы делятся на 7 уровней по своему
назначению - от физического (формирование и распознавание электрических или других
сигналов) до прикладного (API для передачи информации приложениями):
Прикладной уровень (Application layer). Верхний (7-й) уровень модели, обеспечивает
взаимодействие сети и пользователя. Уровень разрешает приложениям пользователя доступ к
сетевым службам, таким как обработчик запросов к базам данных, доступ к файлам, пересылке
электронной почты. Также отвечает за передачу служебной информации, предоставляет
приложениям информацию об ошибках и формирует запросы к уровню представления. Пример:
HTTP, POP3, SMTP.
Уровень представления (Presentation layer). 6-й уровень отвечает за преобразование протоколов
и кодирование/декодирование данных. Запросы приложений, полученные с уровня приложений,
он преобразует в формат для передачи по сети, а полученные из сети данные преобразует в
формат, понятный приложениям. На уровне представления может осуществляться
сжатие/распаковка или кодирование/декодирование данных, а также перенаправление
запросов другому сетевому ресурсу, если они не могут быть обработаны локально.
Сеансовый уровень (Session layer). 5-й уровень модели отвечает за поддержание сеанса связи,
что позволяет приложениям взаимодействовать между собой длительное время. Сеансовый
уровень управляет созданием/завершением сеанса, обменом информацией, синхронизацией
задач, определением права на передачу данных и поддержанием сеанса в периоды неактивности
приложений. Синхронизация передачи обеспечивается помещением в поток данных контрольных
точек, начиная с которых возобновляется процесс при нарушении взаимодействия.

9.

Транспортный уровень (Transport layer). 4-й уровень модели, предназначен для доставки данных без
ошибок, потерь и дублирования в той последовательности, как они были переданы. При этом неважно,
какие данные передаются, откуда и куда, то есть он предоставляет сам механизм передачи. Блоки
данных он разделяет на фрагменты, размер которых зависит от протокола, короткие объединяет в один,
а длинные разбивает. Протоколы этого уровня предназначены для взаимодействия типа точка-точка.
Пример: TCP, UDP
Сетевой уровень (Network layer). 3-й уровень сетевой модели OSI, предназначен для определения пути
передачи данных. Отвечает за трансляцию логических адресов и имён в физические, определение
кратчайших маршрутов, коммутацию и маршрутизацию, отслеживание неполадок и заторов в сети. На
этом уровне работает такое сетевое устройство, как маршрутизатор.
Уровень звена данных (Data Link layer). Часто это уровень называется канальным. Этот уровень
предназначен для обеспечения взаимодействия сетей на физическом уровне и контроля за ошибками,
которые могут возникнуть. Данные, полученные с физического уровня, он упаковывает во фреймы,
проверяет на целостность, если нужно исправляет ошибки и отправляет на сетевой уровень.
Канальный уровень может взаимодействовать с одним или несколькими физическими уровнями,
контролируя и управляя этим взаимодействием. Спецификация IEEE 802 разделяет этот уровень на 2
подуровня - MAC (Media Access Control) регулирует доступ к разделяемой физической среде, LLC
(Logical Link Control) обеспечивает обслуживание сетевого уровня. На этом уровне работают
коммутаторы, мосты. В программировании этот уровень представляет драйвер сетевой платы, в
операционных системах имеется программный интерфейс взаимодействия канального и сетевого
уровней между собой, это не новый уровень, а просто реализация модели для конкретной ОС. Примеры
таких интерфейсов: ODI, NDIS
Физический уровень (Physical layer). Самый нижний уровень модели, предназначен непосредственно
для передачи потока данных. Осуществляет передачу электрических или оптических сигналов в кабель
или в радиоэфир и соответственно их приём и преобразование в биты данных в соответствии с
методами кодирования цифровых сигналов. Другими словами, осуществляет интерфейс между
сетевым носителем и сетевым устройством. На этом уровне работают концентраторы (хабы),
повторители (ретрансляторы) сигнала и медиаконверторы. Функции физического уровня реализуются
на всех устройствах, подключенных к сети. Со стороны компьютера функции физического уровня
выполняются сетевым адаптером или последовательным портом.

10.

В основном используются протокол TCP/IP
Определение:
Transmission Control Protocol/Internet Protocol, TCP/
IP (Протокол управления передачей/Протокол
Интернета)
Большинство операционных систем сетевых
серверов и рабочих станций поддерживает TCP/IP,
в том числе серверы NetWare, все системы
Windows, UNIX, последние версии Mac OS, системы
OpenMVS и z/OS компании IBM, а также OpenVMS
компании DEC. Кроме того, производители
сетевого оборудования создают собственное
системное программное обеспечение для TCP/IP,
включая средства повышения производительности
устройств. Стек TCP/IP изначально применялся на
UNIX-системах, а затем быстро распространился на
многие другие типы сетей.

11.

Свойства протоколов локальной сети
В основном протоколы локальных сетей имеют такие же
свойства, как и Другие коммуникационные протоколы,
однако некоторые из них были разработаны давно, при
создании первых сетей, которые работали медленно, были
ненадежными и более подверженными электромагнитным и
радиопомехам. Поэтому для современных коммуникаций
некоторые протоколы не вполне пригодны. К недостаткам
таких протоколов относится слабая защита от ошибок или
избыточный сетевой трафик. Кроме того, определенные
протоколы были созданы для небольших локальных сетей и
задолго до появления современных корпоративных сетей с
развитыми средствами маршрутизации.
Протоколы локальных сетей должны иметь следующие
основные характеристики:
обеспечивать надежность сетевых каналов;
обладать высоким быстродействием;
обрабатывать исходные и целевые адреса узлов;
соответствовать сетевым стандартам, в особенности стандарту IEEE 802.

12.

Основные протоколы используемые в работе
Интернет:TCP/IP
POP3
SMTP
FTP
HTTP
IMAP4
WAIS
Gorpher
WAP

13.

14.

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ