Разработка методов определения эффективности торговых интернет систем

сообщения всех участников сеанса, администратор сети может определить,

касается данная проблема одного участника или носит общий характер. Если

приложение-отправитель приходит к выводу, что проблема характерна для

системы в целом, например, по причине отказа одного из каналов связи, то

оно может увеличить степень сжатия данных за счет снижения качества или

вообще отказаться от передачи видео — это позволяет передавать данные по

соединению низкой емкости.

Идентификация отправителя. Пакеты RTCP содержат стандартное текстовое

описание отправителя. Они предоставляют больше информации об отправителе

пакетов данных, чем случайным образом выбранный идентификатор источника

синхронизации. Кроме того, они помогают пользователю идентифицировать

потоки, относящиеся к различным сеансам.

Оценка размеров сеанса и масштабирование. Для обеспечения качества

услуг

и обратной связи с целью управления загруженностью, а также с целью

идентификации отправителя, все участники периодически посылают пакеты

RTCP. Частота передачи этих пакетов снижается с ростом числа участников.

При небольшом числе участников один пакет RTCP посылается максимум

каждые 5 секунд. RFC-1889 описывает алгоритм, согласно которому

участники ограничивают частоту RTCP-пакетов в зависимости от общего

числа участников. Цель состоит в том, чтобы трафик RTCP не превышал 5%

от общего трафика сеанса.

Формат заголовка протокола RTP

RTP — потоко -ориентированный протокол. Заголовок RTP-пакета создавался с

учетом потребностей передачи в реальном времени. Он содержит информацию о

порядке следования пакетов, чтобы поток данных был правильно собран на

принимающем конце, и временную метку для правильного чередования кадров

при воспроизведении и для синхронизации нескольких потоков данных,

например, видео и аудио.

Каждый пакет RTP имеет основной заголовок, а также, возможно,

дополнительные поля, специфичные для приложения.

Использование TCP в качестве транспортного протокола для этих приложений

невозможно по нескольким причинам:

. Этот протокол позволяет установить соединение только между двумя

конечными точками, следовательно, он не подходит для многоадресной

передачи.

. TCP предусматривает повторную передачу потерянных сегментов,

прибывающих, когда приложение реального времени уже их не ждет.

. TCP не имеет удобного механизма привязки информации о синхронизации к

сегментам — дополнительное требование приложений реального времени.

Другой широко используемый протокол транспортного уровня — LJDP не имеет

части ограничений TCP, но и он не предоставляет критической информации о

синхронизации.

Несмотря на то, что каждое приложение реального времени может иметь свои

собственные механизмы для поддержки передачи в реальном времени, они имеют

много общих черт, а это делает определение единого протокола весьма

желательным.

Эту задачу и призван решить новый транспортный протокол реального

времени

— RTP (Real-time Transport Protocol), который гарантирует доставку данных

одному или более адресатам с задержкой в заданных пределах, т. е. данные

могут быть воспроизведены в реальном времени.

3.4 Протокол управления передачей RTCP

Протокол управления передачей RTCP (Real-Time Transport Control

Protocol)

работает с несколькими адресатами для обеспечения обратной связи с

отправителями данных RTP и другими участниками сеанса. RTCP использует тот

же самый базовый транспортный протокол, что и RTP (обычно, UDP), но другой

номер порта. Каждый участник сеанса периодически посылает RTCP-пакет всем

остальным участникам сеанса.

RTCP выполняет следующие функции:

. обеспечение качества услуг и обратной связи в случае перегрузки;

. идентификация отправителя;

. оценка размеров сеанса и масштабирование.

Многоадресность RTCP-пакетов дает возможность участникам группы

оценить

качество приема и сообщить о своих проблемах (например, утере пакетов,

избыточной неравномерности передачи). Обратная связь с получателями важна

также для диагностики ошибок при распространении пакетов.

RTCP-пакеты содержат стандартное текстовое описание отправителя,

обеспечивающее его идентификацию. Кроме того, они помогают пользователю

идентифицировать потоки, относящиеся к различным сеансам. Например, они

дают возможность определить, что одновременно открыты отдельные сеансы для

передачи аудио- и видеоинформации.

Оценка размера сеанса и масштабирование осуществляются управлением

частотой передачи RTCP-пакетов. При небольшом числе участников один

RTCP-пакет посылается максимум каждые 5 секунд. Цель состоит в том, чтобы

трафик RTCP не превышал 5% от общего трафика сеанса.

3.5 Протокол UDP

Протокол UDP намного проще, чем ТСР; он полезен в ситуациях, когда

мощные механизмы обеспечения надежности протокола ТСР не обязательны.

Заголовок UDP имеет всего четыре поля: поле порта источника (source port),

поле порта пункта назначения (destination port), поле длины (length) и поле

контрольной суммы UDP (checksum UDP). Поля порта источника и порта

назначения выполняют те же функции, что и в заголовке ТСР. Поле длины

обозначает длину заголовка UDP и данных; поле контрольной суммы

обеспечивает проверку целостности пакета. Контрольная сумма UDP является

факультативной возможностью.

Главным применением протокола UDP являются системы Internet Name Server, и

Trivial File Transfer, SNMP.

Структура протокольного блока

|Байты |Разряды |

| |7 6 5 4 3 2 1 0|7 6 5 4 3 2 1 0|7 6 5 4 3 2 1 0|7 6 5 4 3 2 1 |

| | | | |0 |

|0 |Порт источника |Порт получателя |

|4 |Длина протокольного блока |Проверочная сумма |

|8 . . |Данные |

Номера портов источника и получателя определяют прикладной процесс,

инициировавший данное соединение. Закрепление номеров портов осуществляется

в соответствии с Рекомендацией RFC-1700.

Мультиплексирование и демультиплексирование прикладных протоколов с помощью

протокола UDP

Протокол UDP ведет для каждого порта две очереди: очередь пакетов,

поступающих в данный порт из сети, и очередь пакетов, отправляемых данным

портом в сеть.

Процедура обслуживания протоколом UDP запросов, поступающих от нескольких

различных прикладных сервисов, называется мультиплексированием.

Распределение протоколом UDP поступающих от сетевого уровня пакетов между

набором высокоуровневых сервисов, идентифицированных номерами портов,

называется демультиплексированием.

[pic]

Хотя к услугам протокола UDP может обратиться любое приложение, многие

из них предпочитают иметь дело с другим, более сложным протоколом

транспортного уровня TCP. Дело в том, что протокол UDP выступает простым

посредником между сетевым уровнем и прикладными сервисами, и, в отличие от

TCP, не берет на себя никаких функций по обеспечению надежности передачи.

UDP является дейтаграммным протоколом, то есть он не устанавливает

логического соединения, не нумерует и не упорядочивает пакеты данных.

С другой стороны, функциональная простота протокола UDP обуславливает

простоту его алгоритма, компактность и высокое быстродействие. Поэтому те

приложения, в которых реализован собственный, достаточно надежный, механизм

обмена сообщениями, основанный на установлении соединения, предпочитают для

непосредственной передачи данных по сети использовать менее надежные, но

более быстрые средства транспортировки, в качестве которых по отношению к

протоколу TCP и выступает протокол UDP. Протокол UDP может быть использован

и в том случае, когда хорошее качество каналов связи обеспечивает

достаточный уровень надежности и без применения дополнительных приемов типа

установления логического соединения и квитирования передаваемых пакетов.

3.6 Семиуровневая модель OSI

Модель OSI (Open System Interconnect Reference Model, Эталонная модель

взаимодействия открытых систем) представляет собой универсальный стандарт

на взаимодействие двух систем (компьютеров) через вычислительную сеть.

Эта модель описывает функции семи иерархических уровней и интерфейсы

взаимодействия между уровнями. Каждый уровень определяется сервисом,

который он предоставляет вышестоящему уровню, и протоколом - набором правил

и форматов данных для взаимодействия между собой объектов одного уровня,

работающих на разных компьютерах.

Идея состоит в том, что вся сложная процедура сетевого взаимодействия

может быть разбита на некоторое количество примитивов, последовательно

выполняющихся объектами, соотнесенными с уровнями модели. Модель построена

так, что объекты одного уровня двух взаимодействующих компьютеров

сообщаются непосредственно друг с другом с помощью соответствующих

протоколов, не зная, какие уровни лежат под ними и какие функции они

выполняют. Задача объектов - предоставить через стандартизованный интерфейс

определенный сервис вышестоящему уровню, воспользовавшись, если нужно,

сервисом, который предоставляет данному объекту нижележащий уровень.

Например, некий процесс отправляет данные через сеть процессу,

находящемуся на другом компьютере. Через стандартизованный интерфейс

процесс-отправитель передает данные нижнему уровню, который предоставляет

процессу сервис по пересылке данных, а процесс-получатель через такой же

стандартизованный интерфейс получает эти данные от нижнего уровня. При этом

ни один из процессов не знает и не имеет необходимости знать, как именно

осуществляет передачу данных протокол нижнего уровня, сколько еще уровней

находится под ним, какова физическая среда передачи данных и каким путем

они движутся.

Эти процессы, с другой стороны, могут находиться не на самом верхнем

уровне модели. Предположим, что они через стандартный интерфейс

взаимодействуют с приложениями вышестоящего уровня и их задача

(предоставляемый сервис) - преобразование данных, а именно фрагментация и

сборка больших блоков данных, которые вышестоящие приложения отправляют

друг другу. При этом сущность этих данных и их интерпретация для

рассматриваемых процессов совершенно не важны.

Возможна также взаимозаменяемость объектов одного уровня (например,

при изменении способа реализации сервиса) таким образом, что объект

вышестоящего уровня не заметит подмены.

Вернемся к примеру: приложения не знают о том, что их данные

преобразуются именно путем фрагментации/сборки, им достаточно знать то, что

нижний уровень предоставляет им некий “правильный” сервис преобразования

данных. Если же для какой-то другой сети понадобится не фрагментация/сборка

пакетов, а, скажем, перестановка местами четных и нечетных бит, то процессы

рассматриваемого уровня будут заменены, но приложения ничего не заметят,

так как их интерфейсы с нижележащим уровнем стандартизованы, а конкретные

действия нижележащих уровней скрыты от них.

Объекты, выполняющие функции уровней, могут быть реализованы в

программном, программно-аппаратном или аппаратном виде. Как правило, чем

ниже уровень, тем больше доля аппаратной части в его реализации.

Организация сетевого взаимодействия компьютеров, построенного на

основе иерархических уровней, как описано выше, часто называется

протокольным стеком.

Уровни модели OSI

Ниже перечислены (в направлении сверху вниз) уровни модели OSI и

указаны их общие функции.

. Уровень приложения (Application) - интерфейс с прикладными процессами.

. Уровень представления (Presentation) - согласование представления

(форматов, кодировок) данных прикладных процессов.

. Сеансовый уровень (Session) - установление, поддержка и закрытие

логического сеанса связи между удаленными процессами.

. Транспортный уровень (Transport) - обеспечение безошибочного сквозного

обмена потоками данных между процессами во время сеанса.

. Сетевой уровень (Network) - фрагментация и сборка передаваемых

транспортным уровнем данных, маршрутизация и продвижение их по сети от

компьютера-отправителя к компьютеру-получателю.

. Канальный уровень (Data Link) - управление каналом передачи данных,

управление доступом к среде передачи, передача данных по каналу,

обнаружение ошибок в канале и их коррекция.

. Физический уровень (Physical) - физический интерфейс с каналом

передачи данных, представление данных в виде физических сигналов и их

кодирование (модуляция).

Модель OSI предложена достаточно давно, однако протоколы, на ней

основанные, используются редко, во-первых, в силу своей не всегда

оправданной сложности, во-вторых , из-за существования хотя и не

соответствующих строго модели OSI, но уже хорошо зарекомендовавших себя

стеков протоколов (например, TCP/IP).

Поэтому модель OSI стоит рассматривать, в основном, как опорную базу

для классификации и сопоставления протокольных стеков.

Стек протоколов TCP/IP

TCP/IP - собирательное название для набора (стека) сетевых протоколов

разных уровней, используемых в Интернет. Особенности TCP/IP:

открытые стандарты протоколов, разрабатываемые независимо от программного и

аппаратного обеспечения;

независимость от физической среды передачи;

система уникальной адресации;

стандартизованные протоколы высокого уровня для распространенных

пользовательских сервисов.

[pic]

Рис. 4. Стек протоколов TCP/IP

Стек протоколов TCP/IP делится на 4 уровня: прикладной (application),

транспортный (transport), межсетевой (internet) и уровень доступа к среде

передачи (network access). Термины, применяемые для обозначения блока

передаваемых данных, различны при использовании разных протоколов

транспортного уровня - TCP и UDP, поэтому на рисунке 6 изображено два

стека. Как и в модели OSI, данные более верхних уровней инкапсулируются в

пакеты нижних уровней (см. рис. 5). [pic]

Рис. 5. Пример инкапсуляции пакетов в стеке TCP/IP

Примерное соотношение уровней стеков OSI и TCP/IP показано на рис. 6.

[pic]

Рис. 6. Соотношение уровней стеков OSI и TCP/IP

Ниже кратко рассматриваются функции каждого уровня и примеры

протоколов. Программа, реализующая функции того или иного протокола, часто

называется модулем, например, “IP-модуль”, “модуль TCP”.

Уровень приложений

Приложения, работающие со стеком TCP/IP, могут также выполнять функции

уровней представления и частично сеансового модели OSI; например,

преобразование данных к внешнему представлению, группировка данных для

передачи и т.п.

Распространенными примерами приложений являются программы telnet, ftp,

HTTP-серверы и клиенты (WWW-броузеры), программы работы с электронной

почтой.

Для пересылки данных другому приложению, приложение обращается к тому

или иному модулю транспортного уровня.

Транспортный уровень

Протоколы транспортного уровня обеспечивают прозрачную (сквозную)

доставку данных (end-to-end delivery service) между двумя прикладными

процессами. Процесс, получающий или отправляющий данные с помощью

транспортного уровня, идентифицируется на этом уровне номером, который

называется номером порта. Таким образом, роль адреса отправителя и

получателя на транспортном уровне выполняет номер порта (или проще - порт).

Анализируя заголовок своего пакета, полученного от межсетевого уровня,

транспортный модуль определяет по номеру порта получателя, какому из

прикладных процессов направлены данные, и передает эти данные

соответствующему прикладному процессу (возможно, после проверки их на

наличие ошибок и т.п.). Номера портов получателя и отправителя записываются

в заголовок транспортным модулем, отправляющим данные; заголовок

транспортного уровня содержит также и другую служебную информацию; формат

заголовка зависит от используемого транспортного протокола.

На транспортном уровне работают два основных протокола: UDP и TCP.

TCP (Transmission Control Protocol - протокол контроля передачи) -

надежный протокол с установлением соединения: он управляет логическим

сеансом связи (устанавливает, поддерживает и закрывает соединение) между

процессами и обеспечивает надежную (безошибочную и гарантированную)

доставку прикладных данных от процесса к процессу.

Данными для TCP является не интерпретируемая протоколом

последовательность пользовательских октетов, разбиваемая для передачи по

частям. Каждая часть передается в отдельном TCP-сегменте. Для продвижения

сегмента по сети между компьютером-отправителем и компьютером-получателем

модуль TCP пользуется сервисом межсетевого уровня (вызывает модуль IP).

Все приложения, приведенные как пример в предыдущем пункте, пользуются

услугами TCP.

Протокол UDP

UDP (User Datagram Protocol, протокол пользовательских дейтаграмм)

фактически не выполняет каких-либо особых функций дополнительно к функциям

межсетевого уровня (протокола IP). Протокол UDP используется либо при

пересылке коротких сообщений, когда накладные расходы на установление

сеанса и проверку успешной доставки данных оказываются выше расходов на

повторную (в случае неудачи) пересылку сообщения, либо в том случае, когда

сама организация процесса-приложения обеспечивает установление соединения и

проверку доставки пакетов (например, NFS).

Пользовательские данные, поступившие от прикладного уровня,

предваряются UDP-заголовком, и сформированный таким образом UDP-пакет

отправляется на межсетевой уровень.

UDP-заголовок состоит из двух 32-битных слов:

[pic]

Значения полей:

. Source Port - номер порта процесса-отправителя.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9