Курс лекции по компьютерным сетям

порта.

100Base-T4 – четырехпарная витая пара. Вместо кодирования 4B/5В в этом

методе используется кодирование 8B/6T.

100BaseFx – многомодовое оптоволокно. Эта спецификация определяет

работу протокола Fast Ethernet по многомодовому оптоволокну в

полудуплексном и полнодуплексном режимах на основе хорошо проверенной схемы

кодирования и передачи оптических сигналов, использующейся уже на

протяжении ряда лет в стандарте FDDI. Как и в стандарте FDDI, каждый узел

соединяется с сетью двумя оптическими волокнами, идущими от приемника (Rx)

и от передатчика (Tx).

Этот метод доступа используется в сетях с общей шиной (к которым

относятся и радиосети, породившие этот метод). Все компьютеры такой сети

имеют непосредственный доступ к общей шине, поэтому она может быть

использована для передачи данных между любыми двумя узлами сети. Простота

схемы подключения - это один из факторов, определивших успех стандарта

Ethernet. Говорят, что кабель, к которому подключены все станции, работает

в режиме коллективного доступа (multiply access – MA).

Метод доступа CSMA/CD определяет основные временные и логические

соотношения, гарантирующие корректную работу всех станций в сети.

Все данные, передаваемые по сети, помещаются в кадры определенной

структуры и снабжаются уникальным адресом станции назначения. Затем кадр

передается по кабелю. Все станции, подключенные к кабелю, могут распознать

факт передачи кадра, и та станция, которая узнает собственный адрес в

заголовках кадра, записывает его содержимое в свой внутренний буфер,

обрабатывает полученные данные и посылает по кабелю кадр-ответ. Адрес

станции–источника также включен в исходный кадр, поэтому станция-получатель

знает, кому нужно послать ответ.

802.4

Стандарт 802.4 (Token Bus LAN – локальные сети Token Bus) определяет

метод доступа к шине с передачей маркера, прототип – ArcNet.

При подключении устройств в ArcNet применяют топологию «шина» или

«звезда». Адаптеры ArcNet поддерживают метод доступа Token Bus (маркерная

шина) и обеспечивают производительность 2,5 Мбит/с. Этот метод

предусматривает следующие правила:

- все устройства, подключённые к сети, могут передавать данные, только

получив разрешение на передачу (маркер);

- в любой момент времени только одна станция в сети обладает таким правом;

- кадр, передаваемый одной станцией, одновременно анализируется всеми

остальными станциями сети.

В сетях ArcNet используется асинхронный метод передачи данных (в сетях

Ethernet и Token Ring применяется синхронный метод), т. е. передача каждого

байта в ArcNet выполняется посылкой ISU (Information Symbol Unit – единица

передачи информации), состоящей из трёх служебных старт/стоповых битов и

восьми битов данных.

802.5

Стандарт 802.5 (Token Ring LAN – локальные сети Token Ring) описывает

метод доступа к кольцу с передачей маркера, прототип – Token Ring.

Сети стандарта Token Ring, так же как и сети Ethernet, используют

разделяемую среду передачи данных, которая состоит из отрезков кабеля,

соединяющих все станции сети в кольцо. Кольцо рассматривается как общий

разделяемый ресурс, и для доступа к нему используется не случайный

алгоритм, как в сетях Ethernet, а детерминированный, основанный на передаче

станциями права на использование кольца в определенном порядке. Право на

использование кольца передается с помощью кадра специального формата,

называемого маркером, или токеном.

802.6

Стандарт 802.6 (Metropolitan Area Network – городские сети) описывает

рекомендации для региональных сетей.

802.7

Стандарт 802.7 (Broadband Technical Advisory Group – техническая

консультационная группа по широковещательной передаче) описывает

рекомендации по широкополосным сетевым технологиям, носителям, интерфейсу и

оборудованию.

802.8

Стандарт 802.8 (Fiber Technical Advisory Group – техническая

консультационная группа по оптоволоконным сетям) содержит обсуждение

использования оптических кабелей в сетях 802.3 – 802.6, а также

рекомендации по оптоволоконным сетевым технологиям, носителям, интерфейсу и

оборудованию, прототип – сеть FDDI (Fiber Distributed Data Interface).

Стандарт FDDI использует оптоволоконный кабель и доступ с применением

маркера. Сеть FDDI строится на основе двух оптоволоконных колец, которые

образуют основной и резервный пути передачи данных между узлами сети.

Использование двух колец – это основной способ повышения отказоустойчивости

в сети FDDI, и узлы, которые хотят им воспользоваться, должны быть

подключены к обоим кольцам. Скорость сети до 100 Мб/с. Данная технология

позволяет включать до 500 узлов на расстоянии 100 км.

802.9

Стандарт 802.9 (Integrated Voice and Data Network – интегрированные

сети передачи голоса и данных) задает архитектуру и интерфейсы устройств

одновременной передачи данных и голоса по одной линии, а также содержит

рекомендации по гибридным сетям, в которых объединяют голосовой трафик и

трафик данных в одной и той же сетевой среде.

802.10

В стандарте 802.10 (Network Security – сетевая безопасность)

рассмотрены вопросы обмена данными, шифрования, управления сетями и

безопасности в сетевых архитектурах, совместимых с моделью OSI.

802.11

Стандарт 802.11 (Wireless Network – беспроводные сети) описывает

рекомендации по использованию беспроводных сетей.

802.12

Стандарт 802.12 описывает рекомендации по использованию сетей 100VG –

AnyLAN со скоростью100Мб/с и методом доступа по очереди запросов и по

приоритету (Demand Priority Queuing – DPQ, Demand Priority Access – DPA).

Технология 100VG – это комбинация Ethernet и Token-Ring со скоростью

передачи 100 Мбит/c, работающая на неэкранированных витых парах. В проекте

100Base-VG усовершенствован метод доступа с учетом потребности

мультимедийных приложений. В спецификации 100VG предусматривается поддержка

волоконно-оптических кабельных систем. Технология 100VG использует метод

доступа – обработка запросов по приоритету (demand priority access). В этом

случае узлам сети предоставляется право равного доступа. Концентратор

опрашивает каждый порт и проверяет наличие запроса на передачу, а затем

разрешает этот запрос в соответствии с приоритетом. Имеется два уровня

приоритетов – высокий и низкий.

2 Протоколы и стеки протоколов

Согласованный набор протоколов разных уровней, достаточный для

организации межсетевого взаимодействия, называется стеком протоколов. Для

каждого уровня определяется набор функций–запросов для взаимодействия с

выше лежащим уровнем, который называется интерфейсом. Правила

взаимодействия двух машин могут быть описаны в виде набора процедур для

каждого из уровней, которые называются протоколами.

Существует достаточно много стеков протоколов, широко применяемых в

сетях. Это и стеки, являющиеся международными и национальными стандартами,

и фирменные стеки, получившие распространение благодаря распространенности

оборудования той или иной фирмы. Примерами популярных стеков протоколов

могут служить стек IPX/SPX фирмы Novell, стек TCP/IP, используемый в сети

Internet и во многих сетях на основе операционной системы UNIX, стек OSI

международной организации по стандартизации, стек DECnet корпорации Digital

Equipment и некоторые другие.

Стеки протоколов разбиваются на три уровня:

- сетевые;

- транспортные;

- прикладные.

Сетевые протоколы

Сетевые протоколы предоставляют следующие услуги: адресацию и

маршрутизацию информации, проверку на наличие ошибок, запрос повторной

передачи и установление правил взаимодействия в конкретной сетевой среде.

Ниже приведены наиболее популярные сетевые протоколы.

- DDP (Datagram Delivery Protocol – Протокол доставки дейтаграмм). Протокол

передачи данных Apple, используемый в Apple Talk.

- IP (Internet Protocol – Протокол Internet). Протокол стека TCP/IP,

обеспечивающий адресную информацию и информацию о маршрутизации.

- IPX (Internetwork Packet eXchange – Межсетевой обмен пакетами) в NWLink.

Протокол Novel NetWare, используемый для маршрутизации и направления

пакетов.

- NetBEUI (NetBIOS Extended User Interface – расширенный пользовательский

интерфейс базовой сетевой системы ввода вывода). Разработанный совместно

IBM и Microsoft, этот протокол обеспечивает транспортные услуги для

NetBIOS.

Транспортные протоколы

Транспортные протоколы предоставляют следующие услуги надежной

транспортировки данных между компьютерами. Ниже приведены наиболее

популярные транспортные протоколы.

- ATP (Apple Talk Protocol – Транзакционный протокол Apple Talk) и NBP

(Name Binding Protocol – Протокол связывания имен). Сеансовый и

транспортный протоколы Apple Talk.

- NetBIOS (Базовая сетевая система ввода вывода). NetBIOS Устанавливает

соединение между компьютерами, а NetBEUI предоставляет услуги передачи

данных для этого соединения.

- SPX (Sequenced Packet eXchange – Последовательный обмен пакетами) в

NWLink. Протокол Novel NetWare, используемый для обеспечения доставки

данных.

- TCP (Transmission Control Protocol – Протокол управления передачей).

Протокол стека TCP/IP, отвечающий за надежную доставку данных.

Прикладные протоколы

Прикладные протоколы отвечают за взаимодействие приложений. Ниже

приведены наиболее популярные прикладные протоколы.

- AFP (Apple Talk File Protocol – Файловый протокол Apple Talk). Протокол

удаленного управления файлами Macintosh.

- FTP (File Transfer Protocol – Протокол передачи файлов). Протокол стека

TCP/IP, используемый для обеспечения услуг по передачи файлов.

- NCP (NetWare Core Protocol – Базовый протокол NetWare). Оболочка и

редиректоры клиента Novel NetWare.

- SNMP (Simple Network Management Protocol – Простой протокол управления

сетью). Протокол стека TCP/IP, используемый для управления и наблюдения

за сетевыми устройствами.

- HTTP (Hyper Text Transfer Protocol) – протокол передачи гипертекста и

другие протоколы.

3 Стек OSI

Следует различать стек протоколов OSI и модель OSI рис.3.1. Стек OSI –

это набор вполне конкретных спецификаций протоколов, образующих

согласованный стек протоколов. Этот стек протоколов поддерживает

правительство США в своей программе GOSIP. Стек OSI в отличие от других

стандартных стеков полностью соответствует модели взаимодействия OSI и

включает спецификации для всех семи уровней модели взаимодействия открытых

систем

[pic]

Рис. 3.1 Стек OSI

На физическом и канальном уровнях стек OSI поддерживает спецификации

Ethernet, Token Ring, FDDI, а также протоколы LLC, X.25 и ISDN.

На сетевом уровне реализованы протоколы, как без установления

соединений, так и с установлением соединений.

Транспортный протокол стека OSI скрывает различия между сетевыми

сервисами с установлением соединения и без установления соединения, так что

пользователи получают нужное качество обслуживания независимо от

нижележащего сетевого уровня. Чтобы обеспечить это, транспортный уровень

требует, чтобы пользователь задал нужное качество обслуживания. Определены

5 классов транспортного сервиса, от низшего класса 0 до высшего класса 4,

которые отличаются степенью устойчивости к ошибкам и требованиями к

восстановлению данных после ошибок.

Сервисы прикладного уровня включают передачу файлов, эмуляцию

терминала, службу каталогов и почту. Из них наиболее перспективными

являются служба каталогов (стандарт Х.500), электронная почта (Х.400),

протокол виртуального терминала (VT), протокол передачи, доступа и

управления файлами (FTAM), протокол пересылки и управления работами (JTM).

В последнее время ISO сконцентрировала свои усилия именно на сервисах

верхнего уровня.

4 Архитектура стека протоколов Microsoft TCP/IP

Набор многоуровневых протоколов, или как называют стек TCP/IP,

предназначен для использования в различных вариантах сетевого окружения.

Стек TCP/IP с точки зрения системной архитектуры соответствует эталонной

модели OSI (Open Systems Interconnection – взаимодействие открытых систем)

и позволяет обмениваться данными по сети приложениям и службам, работающим

практически на любой платформе, включая Unix, Windows, Macintosh и другие.

[pic]

Рис. 3.1 Соответствие семиуровневой модели OSI и четырехуровневой модели

TCP/IP

Реализация TCP/IP фирмы Microsoft [1] соответствует четырехуровневой

модели вместо семиуровневой модели, как показано на рис. 3.2. Модель TCP/IP

включает большее число функций на один уровень, что приводит к уменьшению

числа уровней. В модели используются следующие уровни:

- уровень Приложения модели TCP/IP соответствует уровням Приложения,

Представления и Сеанса модели OSI;

- уровень Транспорта модели TCP/IP соответствует аналогичному уровню

Транспорта модели OSI;

- межсетевой уровень модели TCP/IP выполняет те же функции, что и уровень

Сети модели OSI;

- уровень сетевого интерфейса модели TCP/IP соответствует Канальному и

Физическому уровням модели OSI.

Уровень Приложения

Через уровень Приложения модели TCP/IP приложения и службы получают

доступ к сети. Доступ к протоколам TCP/IP осуществляется посредством двух

программных интерфейсов (API – Application Programming Interface):

- Сокеты Windows;

- NetBIOS.

Интерфейс сокетов Windows, или как его называют WinSock, является

сетевым программным интерфейсом, предназначенным для облегчения

взаимодействия между различными TCP/IP – приложениями и семействами

протоколов.

Интерфейс NetBIOS используется для связи между процессами (IPC –

Interposes Communications) служб и приложений ОС Windows. NetBIOS выполняет

три основных функции:

- определение имен NetBIOS;

- служба дейтаграмм NetBIOS;

- служба сеанса NetBIOS.

В таблице 3.1 приведено семейство протоколов TCP/IP.

Таблица 3.1

|Название |Описание протокола |

|протокола | |

|WinSock |Сетевой программный интерфейс |

|NetBIOS |Связь с приложениями ОС Windows |

|TDI |Интерфейс транспортного драйвера (Transport|

| |Driver Interface) позволяет создавать |

| |компоненты сеансового уровня. |

|TCP |Протокол управления передачей (Transmission|

| |Control Protocol) |

|UDP |Протокол пользовательских дейтаграмм (User |

| |Datagram Protocol) |

|ARP |Протокол разрешения адресов (Address |

| |Resolution Protocol) |

|RARP |Протокол обратного разрешения адресов |

| |(Reverse Address Resolution Protocol) |

|IP |Протокол Internet(Internet Protocol) |

|ICMP |Протокол управляющих сообщений Internet |

| |(Internet Control Message Protocol) |

|IGMP |Протокол управления группами Интернета |

| |(Internet Group Management Protocol), |

|NDIS |Интерфейс взаимодействия между драйверами |

| |транспортных протоколов |

|FTP |Протокол пересылки файлов (File Transfer |

| |Protocol) |

|TFTP |Простой протокол пересылки файлов (Trivial |

| |File Transfer Protocol) |

Уровень транспорта

Уровень транспорта TCP/IP отвечает за установления и поддержания

соединения между двумя узлами. Основные функции уровня:

- подтверждение получения информации4

- управление потоком данных;

- упорядочение и ретрансляция пакетов.

В зависимости от типа службы могут быть использованы два протокола:

- TCP (Transmission Control Protocol – протокол управления передачей);

- UDP (User Datagram Protocol – пользовательский протокол дейтаграмм).

TCP обычно используют в тех случаях, когда приложению требуется

передать большой объем информации и убедиться, что данные своевременно

получены адресатом. Приложения и службы, отправляющие небольшие объемы

данных и не нуждающиеся в получении подтверждения, используют протокол UDP,

который является протоколом без установления соединения.

Протокол управления передачей (TCP)

Протокол TCP отвечает за надежную передачу данных от одного узла сети

к другому. Он создает сеанс с установлением соединения, иначе говоря

виртуальный канал между машинами. Установление соединения происходит в три

шага:

1. Клиент, запрашивающий соединение, отправляет серверу пакет, указывающий

номер порта, который клиент желает использовать, а также код

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18