ВУЗ: Пермский национальный исследовательский политехнический университет
Категория: Учебное пособие
Дисциплина: Информатика
Добавлен: 19.10.2018
Просмотров: 12743
Скачиваний: 132
91
мой модели OSI (модель взаимодействия открытых систем). Она
создана на основе технических предложений Международного
института стандартизации ISO.
Согласно модели ISO/OSI архитектуру компьютерных се-
тей следует рассматривать на разных уровнях (общее число
уровней – до семи). Самый верхний уровень – прикладной. На
этом уровне пользователь взаимодействует с вычислительной
системой. Самый нижний уровень – физический. Он обеспечива-
ет обмен сигналами между устройствами. Обмен данными в сис-
темах связи происходит путем их перемещения с верхнего уров-
ня на нижний, затем транспортировки и, наконец, обратным
воспроизведением на компьютере клиента в результате переме-
щения с нижнего уровня на верхний.
Для обеспечения необходимой совместимости на каждом из
семи возможных уровней действуют специальные стандарты,
называемые протоколами. Они определяют характер аппаратно-
го взаимодействия компонентов сети (аппаратные протоколы)
и характер взаимодействия программ и данных (программные
протоколы).
В соответствии с используемыми протоколами компью-
терные сети подразделяют на локальные (LAN – Local Area
Network) и глобальные (WAN – Wide Area Network). Компьюте-
ры локальной сети преимущественно используют единый ком-
плект протоколов для всех участников. По территориальному
признаку локальные сети отличаются компактностью. Гло-
бальные сети имеют, как правило, увеличенные географиче-
ские размеры. Они могут объединять как отдельные компьюте-
ры, так и отдельные локальные сети, в том числе и использую-
щие различные протоколы.
Назначение всех видов компьютерных сетей определяется
двумя функциями:
обеспечение совместного использования аппаратных и
программных ресурсов сети;
обеспечение совместного доступа к ресурсам данных.
92
Уровни модели ISO/OSI (рис. 13):
Рис. 13. Взаимодействие двух компьютеров (хостов) в модели ISO/OSI
7. На прикладном уровне с помощью специальных прило-
жений пользователь создает документ.
6. На уровне представления операционная система его ком-
пьютера фиксирует, где находятся созданные данные (в опера-
тивной памяти, в файле на жестком диске и т.п.), и обеспечивает
взаимодействие со следующим уровнем.
5. На сеансовом уровне компьютер пользователя взаимо-
действует с локальной или глобальной сетью. Протоколы этого
уровня проверяют права пользователя на «выход в эфир» и пе-
редают документ к протоколам транспортного уровня.
4. На транспортном уровне документ преобразуется в ту
форму, в которой положено передавать данные в используемой
сети. Например, он может нарезаться на небольшие пакеты
стандартного размера.
93
3. Сетевой уровень определяет маршрут движения данных
в сети. Например, каждый пакет получает адрес, по которому он
должен быть доставлен независимо от прочих пакетов.
2. Канальный уровень создает логический канал между дву-
мя устройствами поверх сигналов физического уровня. Для ад-
ресации на канальном уровне используются аппаратные MAC-
адреса, которые адресуют непосредственно сетевую карту, как
устройство.
1. Реальная передача данных происходит на физическом
уровне. Здесь нет ни документов, ни пакетов, ни даже байтов –
только биты, т.е., элементарные единицы представления данных.
Восстановление документа из них произойдет при переходе
с нижнего на верхний уровень на компьютере клиента.
10.2. Сетевые протоколы
По-настоящему годом рождения Интернета принято счи-
тать 1983 г. В этом году произошли революционные изменения в
программном обеспечении компьютерной связи. Днем рождения
Интернета в современном понимании этого слова стала дата
внедрения стека протоколов TCP/IP в сеть ARPANET. На сле-
дующий год была основана межуниверситетская сеть NSFNet,
которая объединяла локальные сети университетов. Таким обра-
зом, Интернет получил не только стек протоколов, который ис-
пользуется по нынешний день, но и свое название – сеть сетей
или Интернет.
Стек протоколов TCP/IP получил свое название по названи-
ям двух базовых протоколов, лежащих в его основе. Протокол
TCP – протокол транспортного уровня. Он управляет тем, как
происходит передача информации, и обеспечивает ее надежную
доставку получателям. Протокол IP – адресный. Он принадле-
жит сетевому уровню и определяет, куда происходит передача.
Помимо них в стеке есть еще протокол UDP, который обеспечи-
вает негарантированную передачу сообщений или датаграмм
(блоков информации) между узлами сети.
94
Согласно протоколу TCP, отправляемые данные «нарезают-
ся» на небольшие сегменты, после чего каждый сегмент марки-
руется таким образом, чтобы в нем были данные, необходимые
для правильной сборки документа на компьютере получателя.
Два компьютера, связанные между собой одним физическим со-
единением, могут поддерживать одновременно несколько TCP-
соединений. Так, например, два промежуточных сетевых серве-
ра могут одновременно по одной линии связи передавать друг
другу в обе стороны множество TCP-пакетов от многочислен-
ных клиентов.
Суть адресного протокола – IP (Internet Protocol) – состоит в
том, что у каждого участника Всемирной сети должен быть свой
уникальный адрес (IP-адрес). В созданной в 1983 г. версии этого
протокола (IPv4) адрес выражается четырьмя байтами, напри-
мер: 195.38.46.11. Поскольку один байт содержит до 256 различ-
ных значений, то теоретически с помощью четырех байтов мож-
но выразить более четырех миллиардов уникальных IP-адресов.
В те годы этого казалось достаточно, но к 2015 г. большая часть
провайдеров исчерпала доступное количество IP-адресов. В на-
стоящее время вводится в эксплуатацию шестая версия протоко-
ла – IPv6, которая позволяет адресовать значительно большее
количество узлов, чем IPv4. Длина адреса в протоколе IPv6 со-
ставляет 128 бит вместо 32 в протоколе IPv4, что позволяет вы-
делить на каждого жителя Земли порядка 300 млн адресов.
Большинство других протоколов сейчас работают поверх
названных выше протоколов стека TCP/IP. Среди них можно
особо отметить протоколы DNS, HTTP, SMTP, POP3, которые
рассмотрены далее.
10.3. Основные службы Интернета
Когда говорят о работе в Интернете или об использовании
Интернета, то на самом деле речь идет не об Интернете в целом,
а только об одной или нескольких из его многочисленных
служб.
95
Разные службы имеют разные протоколы. Они называются
прикладными протоколами. Их соблюдение обеспечивается
и поддерживается работой специальных программ. Таким обра-
зом, чтобы воспользоваться какой-то из служб Интернета, необ-
ходимо установить на компьютере программу, способную рабо-
тать по протоколу данной службы. Такие программы называют
клиентскими или просто клиентами.
Так, например, чтобы воспользоваться электронной почтой,
необходимо соблюсти протоколы отправки и получения сооб-
щений. Для этого надо иметь программу (почтовый клиент)
и установить связь с почтовым сервером.
Терминальный режим. Исторически одной из ранних явля-
ется служба удаленного управления компьютером Telnet. Подклю-
чившись к удаленному компьютеру по протоколу этой службы,
можно управлять его работой. Часто протоколы Telnet применяют
для дистанционного управления техническими объектами, напри-
мер телескопами, видеокамерами, промышленными роботами.
Сервер, предоставляющий Telnet-услуги, обычно предлага-
ет свое клиентское приложение. Его надо получить по сети, ус-
тановить на своем компьютере, подключиться к серверу и рабо-
тать с удаленным оборудованием.
Электронная почта (E-Mail). Эта служба также является
одной из наиболее ранних. Ее обеспечением в Интернете занима-
ются специальные почтовые серверы. Здесь и далее под сервером
может пониматься программное обеспечение. Таким образом,
один узловой компьютер Интернета может выполнять функции
нескольких серверов и обеспечивать работу различных служб.
Почтовые серверы получают сообщения от клиентов и пе-
ресылают их по цепочке к почтовым серверам адресатов, где эти
сообщения накапливаются. При установлении соединения меж-
ду адресатом и его почтовым сервером происходит автоматиче-
ская передача поступивших сообщений на компьютер адресата.
Адрес электронной почты состоит из двух частей, разделен-
ных символом @. Первая часть адреса указывает конкретного
пользователя. Вторая часть адреса – это домен почтового сервера.